Os astrónomos observaram a atmosfera de um planeta para lá do nosso Sistema Solar, mapeando pela primeira vez a sua estrutura tridimensional. Combinando os quatro telescópios principais do VLT (Very Large Telescope) do ESO (European Southern Observatory), investigadores descobriram ventos poderosos que transportam elementos químicos como o ferro e o titânio, criando padrões climáticos intrincados na atmosfera deste exoplaneta. Esta descoberta abre as portas a estudos detalhados sobre a composição química e o clima de mundos alienígenas.

"A atmosfera deste planeta mostra-se desafiadora para a nossa compreensão do comportamento do clima, não só na Terra, mas também noutros planetas. Realmente, parece algo saído diretamente da ficção científica!", comenta Julia Victoria Seidel, investigadora do ESO no Chile e autora principal deste estudo, publicado na revista Nature.

O planeta WASP-121b (também conhecido por Tylos), situa-se a cerca de 900 anos-luz de distância da Terra, na constelação da Popa, e é do tipo Júpiter ultraquente, ou seja, trata-se de um planeta gigante gasoso que orbita a sua estrela hospedeira tão de perto que um ano no planeta dura somente cerca de 30 horas terrestres. Além disso, um dos lados do planeta é escaldante, já que está sempre virado para a estrela, enquanto o outro lado é muito mais frio.

A equipa sondou as profundezas da atmosfera de Tylos e revelou ventos distintos em camadas diferentes, criando um mapa tridimensional da estrutura atmosférica. Trata-se da primeira vez que os astrónomos conseguem estudar a atmosfera de um planeta fora do nosso Sistema Solar com tanto detalhe.

"Descobrimos algo surpreendente: uma corrente de jato faz girar o material em torno do equador do planeta, enquanto um outro fluxo que existe a níveis atmosféricos mais baixos transporta gás do lado quente do planeta para o lado frio. Este tipo de clima nunca foi observado anteriormente em nenhum planeta", explica Julia Seidel, que é também investigadora no Laboratório Lagrange, do Observatoire de la Côte d'Azur, França. A corrente de jato observada estende-se por metade do planeta, ganhando velocidade e movimentando violentamente a atmosfera superior à medida que atravessa o lado quente de Tylos. "Mesmo os furacões mais fortes que observamos no Sistema Solar parecem calmos em comparação com este fenómeno", acrescenta a investigadora.

Este diagrama mostra a estrutura e o movimento da atmosfera do exoplaneta Tylos (WASP-121b). Nesta figura, vemos o exoplaneta de cima, como se observássemos na direção de um dos seus polos. O planeta gira no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio, de tal maneira que apresenta sempre a mesma face à sua estrela progenitora, pelo que é sempre dia numa metade do planeta e noite na outra. A transição entre a noite e o dia é o que chamamos o "lado da manhã", enquanto o "lado da tarde" corresponde à transição entre o dia e a noite; o lado da manhã encontra-se à direita e o lado da tarde à esquerda. Quando o planeta passa em frente da sua estrela hospedeira, os átomos da atmosfera do planeta absorvem cores ou comprimentos de onda específicos da radiação estelar, que podem ser medidos com um espetrógrafo. A partir destes dados, obtidos neste caso com o instrumento ESPRESSO do VLT do ESO, os astrónomos conseguiram determinar a composição da atmosfera e a velocidade das suas diferentes camadas. A camada mais profunda trata-se de um vento de ferro que sopra a partir do ponto do planeta onde a estrela se encontra diretamente por cima. A seguir a esta camada encontramos um jato muito rápido de sódio que se move mais depressa do que a rotação do planeta. Este jato vai acelerando à medida que se desloca do lado da manhã para o lado da noite do planeta. Finalmente, temos uma camada superior de vento de hidrogénio que sopra para o exterior. A camada de hidrogénio sobrepõe-se um pouco ao jato de sódio que se encontra por baixo. Crédito: ESO/M. Kornmesser

Para revelar a estrutura tridimensional da atmosfera deste exoplaneta, a equipa utilizou o instrumento ESPRESSO montado no VLT do ESO, que combina a radiação recolhida pelos quatro telescópios principais do VLT num único sinal. Deste modo, é captada quatro vezes mais radiação do que se fosse usado um único telescópio, sendo por isso possível revelar muitos mais detalhes. Ao observar o planeta durante um trânsito completo pela frente da sua estrela hospedeira, o ESPRESSO foi capaz de detetar assinaturas de diversos elementos químicos, estudando assim diferentes camadas da atmosfera.

"O VLT permitiu-nos sondar três camadas diferentes da atmosfera do exoplaneta de uma só vez", explica o coautor do estudo Leonardo A. dos Santos, astrónomo assistente no STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, EUA. A equipa seguiu os movimentos do ferro, do sódio e do hidrogénio, conseguindo assim detetar ventos nas camadas profunda, média e superficial da atmosfera do planeta, respetivamente. "É o tipo de observação que é muito difícil de fazer com telescópios espaciais, o que realça a importância de observar exolanetas a partir do solo", acrescenta o cientista.

Curiosamente, as observações também revelaram a presença de titânio logo abaixo da corrente de jato, tal como salientado num artigo científico complementar publicado na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics. Esta foi outra surpresa, uma vez que observações anteriores deste exoplaneta tinham apontado para a ausência deste elemento, possivelmente por este se encontrar escondido nas profundezas da atmosfera.

"É verdadeiramente impressionante podermos estudar pormenores como a composição química e os padrões climáticos de um planeta que se encontra tão longe de nós", afirma Bibiana Prinoth, aluna de doutoramento da Universidade de Lund, Suécia, e do ESO, que liderou o estudo complementar e é também coautora do artigo publicado na Nature.

Para observar, no entanto, a atmosfera de planetas mais pequenos semelhantes à Terra, são necessários telescópios maiores, como será o ELT (Extremely Large Telescope do ESO, atualmente em construção no deserto chileno do Atacama. "O ELT fará mudar completamente o estudo de atmosferas dos exoplanetas", afirma Prinoth. "Este estudo leva-me a pensar que estamos à beira de descobrir coisas incríveis com as quais apenas podemos sonhar atualmente".

// ESO (comunicado de imprensa)
// Laboratório Lagrange, Observatoire de la Côte d'Azur (comunicado de imprensa)
// Universidade de Genebra (comunicado de imprensa)
// Universidade de Montréal (comunicado de imprensa)
// iREx (comunicado de imprensa)
// IAC (comunicado de imprensa)
// Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)
// Artigo científico (PDF)
// Artigo científico complementar (PDF)

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WASP-121b (ou Tylos):
NASA
Exoplanet.eu
Open Exoplanet Catalogue
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)
Open Exoplanet Catalogue
NASA
Exoplanet.eu

VLT (Very Large Telescope):
ESO
Wikipedia
Espetrógrafo ESPRESSO (ESO)

ELT (Extremely Large Telescope):
ESO
ESO - 2
Wikipedia