Uma equipa de investigadores internacionais utilizou o Telescópio Espacial James Webb para explorar a atmosfera exótica de LTT 9779 b, um raro "Neptuno ultraquente". Os resultados foram publicados na revista Nature Astronomy.

O estudo fornece novas perspetivas sobre os padrões climáticos extremos e as propriedades atmosféricas deste fascinante exoplaneta, LTT 9779 b, que reside no chamado deserto neptuniano, uma categoria de planetas onde excecionalmente poucos são conhecidos. Ao passo que os planetas gigantes que orbitam muito perto das suas estrelas hospedeiras - muitas vezes chamados Júpiteres quentes - são normalmente detetados utilizando os métodos atuais de procura de exoplanetas, os Neptunos ultraquentes como LTT 9779 b continuam a ser extremamente raros.

"Encontrar um planeta deste tamanho tão perto da sua estrela hospedeira é como encontrar uma bola de neve que não derreteu no fogo", diz o estudante Louis-Philippe Coulombe do IREx (Trottier Institute for Research on Exoplanets) da Universidade de Montréal, que liderou o estudo. "É um testemunho da diversidade dos sistemas planetários e oferece uma janela para a forma como os planetas evoluem em condições extremas".

Um laboratório único para o clima extraterrestre

Orbitando a sua estrela hospedeira em menos de um dia, LTT 9779 b está sujeito a temperaturas abrasadoras que atingem quase 2000°C no seu lado diurno. O planeta sofre acoplamento de marés (semelhante à Lua da Terra), o que significa que um lado está constantemente virado para a sua estrela, enquanto o outro permanece em perpétua escuridão. Apesar destes extremos, a equipa descobriu que o lado diurno do planeta tem nuvens refletoras no hemisfério ocidental, que é mais frio, criando um contraste impressionante com o lado oriental, que é mais quente. "Este planeta fornece um laboratório único para compreender como as nuvens e o transporte de calor interagem nas atmosferas de mundos altamente irradiados", diz Coulombe.

O Dr. Jake Taylor, da Universidade de Oxford, trabalhou com Coulombe na análise dos dados. A dupla já tinha efetuado uma primeira análise atmosférica do espetro do planeta, cujos resultados foram publicados na revista The Astrophysical Journal Letters em 2024: "O nosso estudo original do espetro de transmissão sugeria a necessidade de nuvens de grande altitude para explicar as observações; o nosso último estudo confirma a existência dessas nuvens", explica.

A análise da equipa, realizada com o JWST como parte do programa NEAT (NIRISS Exploration of Atmospheric Diversity of Transiting Exoplanets) de Tempo Garantido de Observação, revelou uma assimetria na refletividade diurna do planeta. A equipa propôs que a distribuição desigual do calor e das nuvens é causada por ventos fortes que transportam calor à volta do planeta. Estas descobertas ajudam a aperfeiçoar os modelos que descrevem a forma como o calor é transportado através de um planeta e a formação de nuvens em atmosferas de exoplanetas, ajudando a colmatar o fosso entre a teoria e a observação.

Mapeando a atmosfera de um Neptuno ultraquente

A equipa de investigação estudou a atmosfera em pormenor, analisando tanto o calor emitido pelo planeta como a luz que este reflete da sua estrela. Para criar uma imagem mais clara, observaram o planeta em várias posições da sua órbita e analisaram as suas propriedades em cada fase individualmente. Descobriram nuvens feitas de materiais como minerais de silicato, que se formam no lado oeste, ligeiramente mais frio, do lado diurno do planeta. Estas nuvens refletoras ajudam a explicar a razão pela qual este planeta é tão brilhante nos comprimentos de onda visíveis, fazendo refletir grande parte da luz da estrela.

Combinando esta luz refletida com as emissões de calor, a equipa conseguiu criar um modelo detalhado da atmosfera do planeta. As suas descobertas revelam um equilíbrio delicado entre o calor intenso da estrela e a capacidade do planeta para redistribuir energia. O estudo também detetou vapor de água na atmosfera, fornecendo pistas importantes sobre a composição do planeta e os processos que governam o seu ambiente extremo.

"Ao modelar a atmosfera de LTT 9779 b em pormenor, estamos a começar a desvendar os processos que determinam os seus padrões climáticos alienígenas", explica o professor Björn Benneke, coautor do estudo e orientador de investigação de Coulombe.

Implicações para a ciência exoplanetária

Este raro sistema planetário continua a desafiar a compreensão dos cientistas sobre o modo como os planetas se formam, migram e perduram face a forças estelares implacáveis. As nuvens refletoras do planeta e a sua elevada metalicidade podem lançar luz sobre a forma como as atmosferas evoluem em ambientes extremos. LTT 9779 b é um laboratório notável para explorar estas questões, fornecendo uma visão dos processos mais amplos que moldam a arquitetura dos sistemas planetários em toda a Galáxia.

"Estas descobertas dão-nos uma nova perspetiva para compreender a dinâmica atmosférica em gigantes gasosos mais pequenos", diz Coulombe. "Isto é apenas o início do que o JWST irá revelar sobre estes mundos fascinantes". Outros instrumentos estão também a ser utilizados para estudar exaustivamente estes raros sistemas planetários: "Ainda não acabámos de reunir a informação sobre este planeta", conclui o Dr. Taylor. "Estamos atualmente a utilizar observações do Telescópio Espacial Hubble e do Very Large Telescope para estudar a estrutura das nuvens diurnas com mais pormenor, para aprendermos o máximo possível".

// Universidade de Oxford (comunicado de imprensa)
// Universidade de Montréal (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)

Quer saber mais?

CCVAlg - Astronomia:
25/09/2020 - O primeiro "Neptuno ultra-quente", LTT 9779b, é um dos planetas mais improváveis da natureza
03/11/2020 - Novo estudo revela atmosfera de "Neptuno quente" que não devia existir

LTT 9779 b:
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