Novo método mapeia a verdadeira forma de um exoplaneta

Os modelos matemáticos têm, por necessidade, reduzido os exoplanetas distantes a círculos idealizados – até agora.

Aproveitando as observações do Telescópio Espacial James Webb da NASA e um novo método de mapeamento denominado “cordas de transmissão”, uma equipa de investigação internacional liderada pela Universidade de Cornell conseguiu, pela primeira vez, determinar os contornos irregulares de um exoplaneta. A forma resultante – semelhante a um círculo, claro, mas ligeiramente oval, com um dos lados mais alongado – revela como o calor intenso e os ventos violentos influenciam a atmosfera do Júpiter quente WASP-17 b, que orbita uma estrela a mais de 1000 anos-luz da Terra.

A equipa afirma que as suas descobertas acerca da composição química do planeta e as variações de temperatura – do equador aos polos e entre os lados permanentemente diurno e noturno – são consistentes com as previsões teóricas e outras técnicas de modelação. Em conjunto, criam uma das visões tridimensionais mais abrangentes da atmosfera de um exoplaneta entre os mais de 6000 exoplanetas confirmados até à data, tornando WASP-17 b uma referência para comparações com outros.

“Esta é a prova de conceito de que os planetas são, de facto, objetos tridimensionais e que, de forma consistente, à medida que orbitam a sua estrela, o que prevemos que deva acontecer está, de facto, a acontecer”, afirmou Lili Alderson, bolseira de pós-doutoramento na Faculdade de Artes e Ciências de Cornell. “Ir além dos exercícios computacionais e ver isso na realidade é outra história”.

Alderson é a primeira autora do artigo científico publicado a 14 de outubro na revista Nature Astronomy. Entre os vinte coautores contam-se Nikole Lewis, professora associada do Departamento de Astronomia e orientadora da bolsa de investigação de Alderson, e os doutorandos Maura Lally e Elijah Mullens; e, da Universidade de Bristol, no Reino Unido, onde Alderson obteve o seu doutoramento e iniciou o trabalho, a segunda autora Hannah Wakeford, professora associada de astrofísica, o investigador pós-doutorado sénior David Grant e o doutorando Daniel Valentine.

“Os planetas são temperamentais, as suas atmosferas são complexas e caóticas”, afirmou Wakeford. “O facto de todos estes dados se terem conjugado e nos terem mostrado esta imagem tão estruturada e dinâmica deste mundo gigante a mais de 1000 anos-luz de distância foi realmente emocionante”.

A investigação liderada por Cornell já tinha utilizado anteriormente a sensibilidade revolucionária do Webb para ser pioneira numa técnica chamada mapeamento de eclipse, que mede as alterações na luz à medida que um exoplaneta passa por trás da sua estrela hospedeira. O novo método das cordas de transmissão – também chamado de mapeamento de trânsito – acompanha o planeta à medida que este passa à frente da estrela, captando a composição da luz à volta da orla da atmosfera do planeta, ou limbo, a partir de diferentes ângulos. A modelação tradicional, em contraste, extrai um espetro apenas como uma média ao longo de todo o limbo.

“Em vez de partirmos do princípio de que o planeta é um círculo com o mesmo raio em toda a sua extensão, a nossa técnica permite-nos determinar diferentes distâncias entre o centro e a orla do planeta”, afirmou Alderson. “Conseguimos percorrer toda a orla. Assim, passámos de um anel para compreender onde é que as pedras preciosas se encontram nesse anel, por assim dizer”.

A equipa revelou uma “pedra preciosa” onde a teoria e a modelação anterior sugeriam que deveria existir uma em WASP-17 b, no lado da tarde do seu equador. Ali, jatos de vento transportam calor do lado diurno do planeta – permanentemente iluminado – para o lado noturno – permanentemente à sombra -, fazendo com que a atmosfera se expanda em relação ao lado da manhã do equador, que é mais frio. O mapeamento de trânsitos confirmou outras características de WASP-17 b.

“A teoria prevê que os lados da manhã e da tarde devam apresentar uma forte diferença de temperatura, e WASP-17 b encaixa-se muito bem nessa tendência – praticamente exatamente como pensávamos que seria”, afirmou Alderson. “Também foi bom confirmar que moléculas importantes, como a água e o dióxido de carbono, são bastante consistentes ao longo de todo o limbo”.

Alderson e Wakeford afirmaram que a demonstração bem-sucedida das cordas de transmissão em WASP-17 b abre caminho para o mapeamento de muitos mais candidatos. O processo está a começar a diferenciar as condições entre as diferentes latitudes dos exoplanetas – não apenas entre o lado diurno e o noturno – e constitui um primeiro passo para o mapeamento de padrões à escala meteorológica nos climas dos exoplanetas.

“É incrivelmente emocionante dispor deste modelo matemático tão robusto que podemos aplicar a estes dados de última geração”, afirmou Wakeford. “Os resultados são uma demonstração verdadeiramente bela das dinâmicas que se verificam nestes mundos multidimensionais e multifacetados”.

“A primeira utilização de sempre desta nova técnica mostra-nos que a nossa compreensão destes planetas está correta, que os nossos diferentes métodos estão todos em concordância uns com os outros”, afirmou. “E que o futuro é muito promissor no que diz respeito à possibilidade de utilizar estas técnicas para realizar análises aprofundadas de muitos planetas diferentes nos próximos anos”.

// Universidade de Cornell (comunicado de imprensa)
// Universidade de Bristol (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature Astronomy)

Saiba mais:

WASP-17 b:
NASA
ipac
Exoplanet.eu
Wikipedia

Exoplanetas:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de exoplanetas mais próximos (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Lista de exoplanetas candidatos a albergar água líquida (Wikipedia)
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NASA
Exoplanet.eu

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