Imagine um mundo onde a previsão do tempo alerta para rajadas de 18 mil quilômetros por hora e chuvas noturnas de metal líquido, rubis e safiras. Essa é a realidade caótica do WASP-121 b, um ‘Júpiter ultracalcante’ descoberto a cerca de 850 anos-luz da Terra na constelação de Puppis, que agora ganha contornos ainda mais vívidos graças ao Telescópio Espacial James Webb.
Este gigante gasoso possui uma massa cerca de 1,16 vezes a de Júpiter e um raio aproximadamente 1,75 vezes maior que o nosso gigante gasoso, orbitando sua estrela hospedeira, WASP-121, a uma distância tão ínfima que um ano ali dura apenas 30,5 horas (1,27 dias). A estrela WASP-121 é, por sua vez, uma estrela de sequência principal do tipo F6, cerca de 1,35 vezes mais massiva e 1,45 vezes maior que o Sol, com uma temperatura superficial de aproximadamente 6460 Kelvin.
A proximidade orbital é tão extrema que a órbita de WASP-121 b está apenas cerca de 1,15 vezes acima do seu limite de Roche, sugerindo que o planeta pode estar à beira de ser dilacerado pelas forças de maré estelares, deformando-o em uma silhueta achatada, similar a uma bola de futebol americano. No lado diurno permanentemente voltado para a estrela, as temperaturas sobem a picos que alcançam cerca de 2770 Kelvin, ou aproximadamente 2500 graus Celsius, capazes de vaporizar metais como o ferro. Esses metais depois se condensam e caem como chuva no hemisfério noturno, onde as temperaturas são significativamente mais amenas, em torno de 1000 Kelvin, ou 725 graus Celsius. Este balé infernal já havia sido sugerido por observações anteriores, mas agora uma equipe liderada por Cyril Gapp, estudante de doutorado do Instituto Max Planck de Astronomia, na Alemanha, adicionou uma peça decisiva ao quebra-cabeça meteorológico do planeta.
Usando a sensibilidade inédita do Webb, os pesquisadores rastrearam mudanças sutis na luz da estrela que atravessa a atmosfera do WASP-121 b durante os trânsitos, conforme o planeta passava em frente ao seu sol. Conforme detalhou a Space.com, essa técnica, conhecida como espectroscopia de transmissão, permitiu sondar a atmosfera longitude por longitude, revelando contrastes cruciais entre o amanhecer e o anoitecer. Os instrumentos do Webb, como o NIRSpec (Espectrógrafo de Infravermelho Próximo), são cruciais para essas observações, pois suas capacidades no infravermelho entre 0,8 e 12 micrômetros permitem a detecção de diversas espécies químicas.
Gapp explicou que, ao medir a variação da absorção da luz estelar conforme o planeta girava diante do telescópio, sua equipe pôde construir uma espécie de mapa térmico rudimentar. O resultado foi surpreendente e forneceu a evidência mais clara até agora para diferenças atmosféricas anteriormente apenas teorizadas: o terminador vespertino, a faixa que sai da luz do dia (crepúsculo), mostrou-se sistematicamente mais quente do que o terminador matinal, o que emerge da escuridão (aurora).
O achado é consistente com a existência de ventos poderosíssimos que transportam calor do lado diurno incandescente para o lado noturno mais fresco, girando de leste para oeste. Como o WASP-121 b está acoplado gravitacionalmente à estrela, um hemisfério está eternamente voltado para ela, enquanto o outro permanece mergulhado em trevas perpétuas. Mesmo assim, a rotação aparente durante um trânsito oferece ao Webb vislumbres de diferentes faixas longitudinais.
O lado da tarde, mais quente, parece suficientemente abrasador para quebrar moléculas de água na alta atmosfera, indicando uma redução genuína de moléculas de água. Já o lado da manhã, mais frio, pode estar parcialmente obscurecido por nuvens de minerais silicatados, embora a equipe ressalve que modelos mais sofisticados serão necessários para confirmar a presença dessas nuvens de rocha vaporizada.
Ainda mais intrigante é a detecção de monóxido de silício (SiO) com uma significância estatística de 5.2 sigma, compatível com o equilíbrio químico na atmosfera. As observações do Webb também apontam para uma dissociação térmica de H2O e H2 no lado diurno permanente do planeta. Essas descobertas somam-se a um corpo crescente de evidências sobre o clima turbulento do planeta.
O Very Large Telescope (VLT) no Chile, por exemplo, já havia captado padrões de vento complexos e violentas correntes de jato que se estendem por metade do globo, com velocidades de até 33 mil quilômetros por hora, caracterizando o que pode ser o jato mais rápido já medido em um planeta. Observações anteriores do VLT também revelaram a estrutura em camadas da atmosfera de WASP-121 b, com ventos distintos de ferro, sódio e hidrogênio em diferentes altitudes, incluindo uma corrente de jato de sódio em super-rotação no equador.
O Telescópio Espacial Hubble, por sua vez, identificou magnésio e ferro escapando da atmosfera, provavelmente arrancados pela intensa radiação ultravioleta da estrela hospedeira. As capacidades ultravioletas do Hubble têm sido fundamentais para detectar o escape hidrodinâmico de atmosferas e medir as taxas de perda de massa em diversos sistemas planetários.
A nova técnica desenvolvida por Gapp e seus colaboradores poderá ser aplicada a outros planetas ultracalentes, permitindo comparações atmosféricas em uma amostra mais ampla de mundos distantes. A astronomia entra assim em uma era de meteorologia interestelar, na qual podemos começar a entender os regimes climáticos de verdadeiros laboratórios cósmicos, essenciais para compreender a evolução planetária, especialmente de gigantes gasosos que podem ter migrado para mais perto de suas estrelas.
O estudo foi publicado na revista Nature Astronomy e reafirma o papel do James Webb como ferramenta revolucionária, fruto de uma colaboração internacional entre as agências espaciais dos Estados Unidos, Europa e Canadá. A cada nova observação, o telescópio reescreve o que sabemos sobre atmosferas fora do Sistema Solar, lembrando que o Universo é muito mais extravagante do que nossa imaginação ousa conceber.
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