Uma equipe liderada pelo IREx mapeia o 'clima' em uma anã marrom próxima com detalhes sem precedentes.

Um estudo revela nuvens irregulares e camadas atmosféricas em constante mudança em um objeto de massa planetária à deriva a apenas 20 anos-luz de distância, oferecendo potenciais insights sobre a formação de planetas e estrelas.

Impressão de artista de SIMP 0136. Crédito: Anastasiia Nahurna 

Pesquisadores do Instituto Trottier para Pesquisa de Exoplanetas (IREx) e instituições colaboradoras mapearam as características atmosféricas de uma anã marrom de massa planetária, um tipo de objeto espacial que não é nem estrela nem planeta, existindo em uma categoria intermediária. A massa dessa anã marrom em particular, no entanto, está exatamente no limite entre ser um planeta semelhante a Júpiter e uma anã marrom. 

Por isso, ela também foi chamada de planeta errante, ou planeta livre, não ligado a uma estrela. Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), a equipe capturou mudanças sutis na luz de SIMP 0136, revelando padrões climáticos complexos e em constante evolução em sua superfície. 

“Apesar de, neste momento, não podermos obter imagens diretas de planetas habitáveis ​​ao redor de outras estrelas, podemos desenvolver métodos para aprender sobre a meteorologia e a composição atmosférica em mundos muito semelhantes”, disse Roman Akhmetshyn, estudante de mestrado em física da McGill, membro do IREx e principal autor do estudo.

 SIMP 0136 está localizado a cerca de 20 anos-luz de distância, na direção da constelação de Peixes. Com uma massa cerca de 13 vezes maior que a de Júpiter, é pequeno demais para sustentar a fusão nuclear que alimenta as estrelas, mas grande demais para ser considerado um planeta comum. Provavelmente se formou como uma estrela antes de esfriar e perder brilho ao longo de centenas de milhões de anos. 

SIMP 0136 é um planeta à deriva, vagando sozinho pelo espaço, e seu ambiente isolado o torna um laboratório ideal para o estudo das atmosferas de gigantes gasosos sem interferência da luz das estrelas. 

Observando nuvens alienígenas

Os pesquisadores utilizaram o NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) do JWST, um instrumento construído no Canadá pela Agência Espacial Canadense, pela Universidade de Montreal (UdeM) e outros parceiros, para observar o objeto durante uma rotação completa, que durou apenas 2,4 horas. Esses dados foram coletados como parte de um programa de Observações com Tempo Garantido, liderado pelo astrônomo Étienne Artigau, da UdeM. Esse tempo de observação no telescópio foi reservado para astrônomos canadenses em troca da contribuição do instrumento NIRISS para a missão JWST. 

Ao analisar pequenas flutuações de brilho em diferentes comprimentos de onda, a equipe descobriu que a luz de SIMP 0136 é moldada por pelo menos três camadas atmosféricas distintas. Cada camada contém nuvens compostas de materiais diferentes, como forsterita (uma rocha) e ferro, com temperaturas e composições químicas variáveis. 

“Suspeitamos da existência de numerosas nuvens irregulares de pequena escala, com diferentes temperaturas e composições químicas, espalhadas pelo globo”, disse Akhmetshyn. “Embora não tenhamos conseguido criar um mapa meteorológico do SIMP 0136, determinamos que algumas camadas atmosféricas apresentam claros indícios de assimetria norte-sul.” Essa assimetria é importante, pois significa que os futuros esforços para mapear as atmosferas desses planetas terão que ser feitos em duas dimensões: longitude e latitude. 

Uma nova forma de estudar atmosferas de exoplanetas

O estudo também mostrou que nenhum modelo isolado conseguiu explicar os dados observados; apenas uma combinação de vários modelos atmosféricos foi capaz de reproduzir o espectro. Essa descoberta corrobora as teorias de que anãs marrons e exoplanetas gigantes possuem climas caóticos e de rápida mudança, semelhantes às faixas de Júpiter, porém muito mais turbulentos. 

“Após algumas rotações, observamos uma curva de luz ligeiramente diferente, o que significa que o clima muda drasticamente em apenas algumas horas”, disse Akhmetshyn. 

Compreender essa variabilidade pode ajudar os cientistas a interpretar sinais provenientes de exoplanetas distantes. 

O trabalho demonstra o poder do JWST em sondar mundos além do nosso sistema solar com detalhes sem precedentes. À medida que o Webb continua a observar alvos semelhantes, os pesquisadores esperam aprimorar suas técnicas para mapear não apenas a temperatura e as nuvens, mas também os padrões de vento e os ciclos químicos em mundos extraterrestres.

Exoplanetes.umontreal.ca