WASP-43b está nublado à noite e claro durante o dia, com ventos equatoriais uivando ao redor do planeta a 8.050 km por hora (5.000 mph).
O conceito deste artista mostra como poderia ser o WASP-43b. Crédito da imagem: NASA/ESA/CSA/Ralf Crawford, STScI.
WASP-43b é um exoplaneta gasoso do tamanho de Júpiter, mas com o dobro da massa.
Este mundo alienígena está localizado a cerca de 260 anos-luz de distância, na constelação de Sextans.
WASP-43b está tão perto de sua estrela hospedeira, a estrela anã laranja WASP-43, que completa uma órbita em apenas 19,5 horas.
Também está bloqueado gravitacionalmente, de modo que mantém um hemisfério voltado para a estrela.
Embora o lado noturno nunca receba qualquer radiação direta da estrela, os fortes ventos de leste transportam o calor do lado diurno.
Desde a sua descoberta em 2011, WASP-43b foi observado com vários telescópios, incluindo o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e o agora aposentado Telescópio Espacial Spitzer da NASA.
“Com o Hubble, pudemos ver claramente que há vapor de água no lado diurno. Tanto o Hubble quanto o Spitzer sugeriram que poderia haver nuvens no lado noturno”, disse o Dr. Taylor Bell, astrônomo do Bay Area Environmental Research Institute.
“Mas precisávamos de medições mais precisas do Webb para realmente começar a mapear a temperatura, a cobertura de nuvens, os ventos e uma composição atmosférica mais detalhada em todo o planeta.”
Embora WASP-43b seja muito pequeno, escuro e próximo de sua estrela para ser visto diretamente por um telescópio, seu curto período orbital o torna ideal para espectroscopia de curva de fase, uma técnica que envolve a medição de pequenas mudanças no brilho do sistema estrela-planeta como o planeta orbita a estrela.
Como a quantidade de luz infravermelha média emitida por um objeto depende em grande parte de quão quente ele é, os dados de brilho capturados por Webb podem então ser usados para calcular a temperatura do planeta.
Em seu estudo, o Dr. Bell e colegas usaram Instrumento de infravermelho médio de Webb (MIRI) para medir a luz do sistema WASP-43 a cada 10 segundos por mais de 24 horas.
“Ao observar uma órbita inteira, fomos capazes de calcular a temperatura dos diferentes lados do planeta à medida que eles giravam até aparecerem”, explicou Bell. “A partir disso, poderíamos construir um mapa aproximado da temperatura em todo o planeta.”
As medições mostram que o lado diurno tem uma temperatura média de quase 1.250 graus Celsius (2.300 graus Fahrenheit) – quente o suficiente para forjar ferro. Enquanto isso, o lado noturno é significativamente mais frio, com 600 graus Celsius (1.100 graus Fahrenheit).
Os dados também ajudam a localizar o ponto mais quente do planeta (hotspot), que está ligeiramente deslocado para leste a partir do ponto que recebe mais radiação estelar, onde a estrela está mais alta no céu do planeta. Essa mudança ocorre por causa dos ventos supersônicos, que movem o ar aquecido para o leste.
“O facto de podermos mapear a temperatura desta forma é uma verdadeira prova da sensibilidade e estabilidade de Webb”, disse o Dr. Michael Roman, astrónomo da Universidade de Leicester.
Para interpretar o mapa, os astrônomos usaram modelos atmosféricos 3D complexos, como aqueles usados para entender o tempo e o clima na Terra.
A análise mostra que o lado noturno está provavelmente coberto por uma camada espessa e alta de nuvens que impedem que parte da luz infravermelha escape para o espaço.
Como resultado, o lado noturno – embora muito quente – parece mais escuro e mais frio do que seria se não houvesse nuvens.
O amplo espectro de luz infravermelha média capturada por Webb também tornou possível medir a quantidade de vapor d’água e metano ao redor do planeta.
“Webb deu-nos a oportunidade de descobrir exactamente que moléculas estamos a ver e de estabelecer alguns limites para as abundâncias”, disse a Dra. Joanna Barstow, astrónoma da Universidade Aberta.
Os espectros mostram sinais claros de vapor de água tanto no lado noturno como no lado diurno do planeta, fornecendo informações adicionais sobre a espessura das nuvens e a altura que se estendem na atmosfera.
Surpreendentemente, os dados também mostram uma nítida falta de metano em qualquer parte da atmosfera. Embora o lado diurno seja demasiado quente para a existência de metano (a maior parte do carbono deveria estar na forma de monóxido de carbono), o metano deveria ser estável e detectável no lado noturno mais frio.
“O fato de não vermos metano nos diz que o WASP-43b deve ter velocidades de vento de cerca de 8.000 quilômetros por hora”, disse o Dr. Barstow.
“Se os ventos movem o gás do lado diurno para o noturno e vice-versa com rapidez suficiente, não há tempo suficiente para que as reações químicas esperadas produzam quantidades detectáveis de metano no lado noturno.”
“Com o novo poder de observação do Webb, o WASP-43b foi revelado com detalhes sem precedentes”, disse a Dra. Laura Kreidberg, diretora do Instituto Max Planck de Astronomia.
“Vemos um mundo complexo e inóspito, com ventos furiosos, grandes mudanças de temperatura e nuvens irregulares, provavelmente feitas de gotículas de rocha.”
“WASP-43b é um lembrete da vasta gama de climas possíveis em exoplanetas e das muitas maneiras pelas quais a Terra é especial.”
O resultados foram publicados na revista Astronomia da Natureza.
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TJ Bell e outros. Nuvens noturnas e desequilíbrio químico no quente Júpiter WASP-43b. Nat Astron, publicado on-line em 22 de fevereiro de 2024; doi: 10.1038/s41550-024-02230-x
