doi.org/10.1038/s41586-024-07768-4
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#Exoplaneta
A análise espectral no infravermelho próximo do terminador confirma diferenças na atmosfera matinal e noturna
Desde que o primeiro exoplaneta foi descoberto em 1992, milhares de planetas orbitando estrelas fora do nosso sistema solar foram confirmados através de uma infinidade de métodos diferentes, incluindo imagens diretas, microlentes gravitacionais, medição de trânsitos e astrometria.
Ao longo dos anos, as técnicas evoluíram para estudar estes exoplanetas, com os astrônomos aprendendo detalhes sobre as composições atmosféricas destes mundos distantes.
O Telescópio Espacial James Webb da NASA continua avançando neste campo de estudo e a aprofundar a nossa compreensão sobre a diversidade dos exoplanetas e das suas atmosferas.
O mais recente? Webb permitiu aos astrônomos analisar as diferenças atmosféricas entre a manhã e a noite em um exoplaneta bloqueado pelas marés, uma conquista incrível para um mundo distante a 700 anos-luz de distância da Terra como o WASP-39 b.
Telescópio Espacial Webb Investiga Eternos Amanheceres e Pôres do Sol em um Mundo Distante
Pesquisadores que usaram o Telescópio Espacial James Webb da NASA finalmente confirmaram o que os modelos previram anteriormente: um exoplaneta tem diferenças entre sua eterna manhã e sua eterna atmosfera noturna.
WASP-39 b, um planeta gigante com um diâmetro 1,3 vezes maior que o de Júpiter, mas com massa semelhante a Saturno, orbita uma estrela a cerca de 700 anos-luz de distância da Terra, está bloqueado por maré à sua estrela-mãe.
Isso significa que tem um lado diurno constante e um lado noturno constante.
Um lado do planeta está sempre exposto à sua estrela, enquanto o outro está sempre envolto em escuridão.
Usando o NIRSpec (Espectrógrafo de Infravermelho Próximo) de Webb, os astrônomos confirmaram uma diferença de temperatura entre a manhã eterna e a noite eterna em WASP-39 b, com a noite parecendo mais quente em cerca de 300 graus Fahrenheit (cerca de 200 graus Celsius).
Eles também encontraram evidências de diferentes coberturas de nuvens, com a parte sempre matinal do planeta sendo provavelmente mais nublada do que à noite.
https://youtu.be/v4oXVOZE_DE Esta animação descreve como Webb usa espectroscopia de transmissão para estudar as atmosferas de exoplanetas distantes.
Crédito: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak Avanços em estudos atmosféricos de exoplanetas Os astrônomos analisaram o espectro de transmissão de 2 a 5 mícrons de WASP-39 b, uma técnica que estuda o terminador do exoplaneta, a fronteira que separa o lado diurno e noturno do planeta.
Um espectro de transmissão é feito comparando a luz estelar filtrada através da atmosfera de um planeta à medida que se move em frente da estrela, com a luz estelar não filtrada detectada quando o planeta está ao lado da estrela.
Ao fazer essa comparação, os pesquisadores podem obter informações sobre a temperatura, composição e outras propriedades da atmosfera do planeta.
WASP-39 b tornou-se uma espécie de planeta de referência no estudo da atmosfera de exoplanetas com Webb,- disse Néstor Espinoza Perez, pesquisador de exoplanetas do Space Telescope Science Institute e principal autor do estudo.
Tem uma atmosfera inflada e fofa, então o sinal vindo da luz das estrelas filtrada pela atmosfera do planeta é bastante forte.-
Informações sobre temperatura e composição atmosférica
Os espectros Webb da atmosfera de WASP-39b publicados anteriormente, que revelaram a presença de dióxido de carbono, dióxido de enxofre, vapor de água e sódio, representam todo o limite dia/noite – não houve nenhuma tentativa detalhada de diferenciar entre um lado e outro.
Agora, a nova análise constrói dois espectros diferentes da região do terminador, essencialmente dividindo o limite dia/noite em dois semicírculos, um da noite e outro da manhã.
Os dados revelam que a noite é significativamente mais quente, escaldantes 1.450 graus Fahrenheit (800 graus Celsius), e a manhã relativamente mais fria, 1.150 graus Fahrenheit (600 graus Celsius).
Implicações das variações de temperatura
É realmente impressionante que possamos analisar esta pequena diferença, e isso só é possível devido à sensibilidade do Webb nos comprimentos de onda do infravermelho próximo e aos seus sensores fotométricos extremamente estáveis,- disse Espinoza.
Qualquer pequeno movimento no instrumento ou no observatório durante a recolha de dados teria limitado severamente a nossa capacidade de fazer esta detecção.
Deve ser extraordinariamente preciso, e Webb é exatamente isso.- A modelagem extensiva dos dados obtidos também permite aos pesquisadores investigar a estrutura da atmosfera do WASP-39 b, a cobertura de nuvens e por que a noite é mais quente.
Embora o trabalho futuro da equipe estude como a cobertura de nuvens pode afetar a temperatura e vice-versa, os astrônomos confirmaram a circulação de gás ao redor do planeta como a principal culpada pela diferença de temperatura em WASP-39 b.
Compreendendo os padrões do vento planetário e a dinâmica da temperatura Em um exoplaneta altamente irradiado como o WASP-39 b, que orbita relativamente perto de sua estrela, os pesquisadores geralmente esperam que o gás se mova à medida que o planeta gira em torno de sua estrela: o gás mais quente do lado diurno deve se mover através do noite para o lado noturno através de uma poderosa corrente de jato equatorial.
Como a diferença de temperatura é tão extrema, a diferença de pressão do ar também seria significativa, o que por sua vez causaria altas velocidades do vento.
Usando Modelos de Circulação Geral, modelos tridimensionais semelhantes aos usados para prever padrões climáticos na Terra, os pesquisadores descobriram que em WASP-39 b os ventos predominantes provavelmente estão se movendo do lado noturno através do terminador da manhã, em torno do lado diurno, através do terminador da noite e depois ao redor da noite.
Como resultado, o lado matinal do terminador é mais frio do que o lado noturno.
Em outras palavras, o lado matinal é atingido por ventos de ar que foram resfriados no lado noturno, enquanto o lado noturno é atingido por ventos de ar aquecido no lado diurno.
A pesquisa sugere que a velocidade do vento no WASP-39 b pode atingir milhares de quilômetros por hora! Direções de pesquisas futuras e as primeiras contribuições científicas de Webb Esta análise também é particularmente interessante porque você está obtendo informações 3D sobre o planeta que não obtinha antes, – acrescentou Espinoza.
Como podemos perceber que a borda da noite é mais quente, isso significa que está um pouco mais inchada.
Então, teoricamente, há uma pequena ondulação no terminador que se aproxima do lado noturno do planeta.- Os resultados da equipe foram publicados na revista Nature.
Os pesquisadores agora tentarão usar o mesmo método de análise para estudar as diferenças atmosféricas de outros Júpiteres quentes bloqueados pelas marés, como parte do Programa de Observadores Gerais 3969 do Ciclo 2 de Webb.
WASP-39 b foi um dos primeiros alvos analisados por Webb quando começou a regular.
operações científicas em 2022.
Os dados deste estudo foram coletados no âmbito do programa Early Release Science 1366, projetado para ajudar os cientistas a aprender rapidamente como usar os instrumentos do telescópio e realizando todo o seu potencial científico.
Publicado em 20/07/2024 00h11
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