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Telescópio Webb da NASA Revela Atmosfera Complexa de Super-Júpiter Sem Estrela

Uma equipe internacional de pesquisadores descobriu que as variações de brilho observadas no objeto de massa planetária SIMP 0136 são resultado de uma combinação complexa de fatores atmosféricos e não podem ser explicadas apenas pela presença de nuvens.

Utilizando o Telescópio Espacial James Webb, da NASA, os cientistas monitoraram um amplo espectro de luz infravermelha emitida ao longo de dois ciclos completos de rotação de SIMP 0136. Com isso, foi possível detectar variações nas camadas de nuvens, na temperatura e na química do carbono, elementos que anteriormente permaneciam ocultos.

Os resultados oferecem insights valiosos sobre a complexidade tridimensional das atmosferas de gigantes gasosos, tanto dentro quanto fora do nosso Sistema Solar. A caracterização detalhada desses objetos é essencial para a futura observação direta de exoplanetas pelo Telescópio Espacial Nancy Grace Roman, da NASA, que deve começar suas operações em 2027.

Um Objeto Rápido e Solitário

SIMP 0136 é um objeto de rotação rápida e flutuante, com uma massa cerca de 13 vezes maior que a de Júpiter. Ele está localizado na Via Láctea, a apenas 20 anos-luz da Terra. Embora não seja classificado como um exoplaneta gigante gasoso, por não orbitar uma estrela e possivelmente se tratar de uma anã marrom, SIMP 0136 é um alvo ideal para estudos atmosféricos, pois é o objeto mais brilhante de sua categoria no hemisfério norte.

Por ser um objeto isolado, sua observação não sofre interferência de luz de uma estrela hospedeira, o que permite uma análise mais precisa. Além disso, seu curto período de rotação, de apenas 2,4 horas, possibilita um estudo eficiente.

Antes das observações feitas pelo Webb, SIMP 0136 já havia sido amplamente estudado por telescópios terrestres e pelos telescópios espaciais Hubble e Spitzer, da NASA.

“Já sabíamos que seu brilho variava e estávamos confiantes de que havia camadas de nuvens irregulares girando e evoluindo ao longo do tempo”, explicou Allison McCarthy, doutoranda da Universidade de Boston e autora principal do estudo publicado no The Astrophysical Journal Letters. “Suspeitávamos também da presença de variações de temperatura, reações químicas e possíveis efeitos de atividade auroral, mas ainda não tínhamos certeza.”

O Webb foi essencial para medir com precisão as mudanças de brilho em uma ampla gama de comprimentos de onda, permitindo desvendar esses mistérios.

Nuvens Irregulares, Pontos Quentes e Química do Carbono

Para entender o que causava essa variabilidade em SIMP 0136, os pesquisadores utilizaram modelos atmosféricos que indicaram de que profundidade cada comprimento de onda de luz se originava.

“Diferentes comprimentos de onda fornecem informações sobre diferentes profundidades da atmosfera”, explicou McCarthy. “Percebemos que os comprimentos de onda que apresentavam padrões de brilho semelhantes vinham das mesmas camadas, o que reforçou a ideia de que eram causados pelos mesmos mecanismos.”

Um grupo de comprimentos de onda, por exemplo, se origina em regiões profundas da atmosfera, onde pode haver nuvens formadas por partículas de ferro. Outro grupo provém de nuvens mais altas, compostas por minúsculos grãos de silicatos. A variação nesses espectros sugere que as nuvens são irregulares e mudam com o tempo.

Um terceiro conjunto de comprimentos de onda vem de altitudes muito elevadas, acima das nuvens, e parece estar relacionado à temperatura. Pontos “quentes” poderiam estar ligados a auroras detectadas anteriormente em comprimentos de onda de rádio ou à ascensão de gases quentes vindos do interior da atmosfera.

Algumas variações no brilho, porém, não podem ser explicadas apenas por nuvens ou temperatura. Em vez disso, parecem estar relacionadas à química do carbono, sugerindo a presença de bolsões de monóxido e dióxido de carbono girando para dentro e para fora do campo de visão, ou reações químicas alterando a composição atmosférica ao longo do tempo.

“Ainda não desvendamos completamente a parte química do quebra-cabeça”, afirmou Johanna Vos, pesquisadora do Trinity College Dublin. “Mas esses resultados são incrivelmente empolgantes porque mostram que as abundâncias de moléculas como metano e dióxido de carbono podem variar de lugar para lugar e ao longo do tempo. Se estivermos observando um exoplaneta e obtivermos apenas uma medição, precisamos considerar que ela pode não representar o planeta inteiro.”

Essa pesquisa foi realizada no âmbito do Programa de Observação Geral 3548 do Webb.

O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório espacial do mundo. Ele está ajudando a solucionar mistérios do nosso Sistema Solar, investigando exoplanetas e explorando a estrutura e as origens do universo. O Webb é um programa internacional liderado pela NASA em parceria com a ESA (Agência Espacial Europeia) e a CSA (Agência Espacial Canadense).

Crédito: Este artigo foi baseado em informações publicadas pela NASA. Para acessar a matéria original, visite o site oficial da NASA através do link: NASA’s Webb Exposes Complex Atmosphere of Starless Super-Jupiter.