Cientistas do TCD (Trinity College, Dublin) desenvolveram uma forma eficaz de desvendar os padrões meteorológicos em constante mudança de mundos distantes. Utilizando esta abordagem, descobriram que o clima numa anã castanha bem estudada, "SIMP 0136" - anteriormente associado a fenómenos semelhantes às auroras boreais -, é em grande parte determinado por apenas dois processos dominantes: as variações de temperatura e a estrutura vertical das suas nuvens.

Com base em observações do Telescópio Espacial James Webb, a equipa aplicou uma técnica estatística denominada ACP (Análise de Componentes Principais) para acompanhar a forma como a luz do objeto se altera à medida que este gira. A ACP simplifica dados complexos, identificando os principais padrões que variam em conjunto ao longo das observações.

Neste estudo, esses padrões dominantes estão ligados a alterações relacionadas com as condições meteorológicas na atmosfera da anã castanha, o que permitiu distingui-los de flutuações mais pequenas e de "ruído" aleatório nos dados.

Neste caso, em vez de se basear em pressupostos complexos acerca da sua atmosfera, o método permitiu aos investigadores identificar os principais processos físicos diretamente a partir dos dados. E estes dados revelaram alterações mínimas no brilho do objeto de massa planetária à medida que este girava, graças à sensibilidade excecional dos instrumentos do Webb.

Principais conclusões

A grande maioria da variabilidade atmosférica poderia ser explicada por apenas duas componentes dominantes, consistentes com as alterações na temperatura e na estrutura vertical das nuvens.

Esta descoberta revela uma atmosfera cujas mudanças observadas podem ser explicadas por três estados meteorológicos recorrentes e alternantes, produzindo um mosaico de regiões mais quentes com nuvens mais finas, a par de áreas mais frias com nuvens mais espessas e verticalmente estendidas.

E a nova investigação, recém-publicada na revista de referência Astronomy & Astrophysics, sugere que, apesar da sua aparente complexidade, a atmosfera de SIMP 0136 se comporta de forma notavelmente organizada, em vez de se reorganizar aleatoriamente.

A anã castanha é um mundo maior e mais quente do que um planeta gigante gasoso, mas não suficientemente massivo para brilhar como uma estrela. A sua atmosfera é dominada por enormes sistemas de nuvens em rápida mudança. Nesse sentido, assemelha-se menos à Terra e mais a uma versão extrema de Júpiter, com padrões meteorológicos do tamanho de um planeta a remodelar constantemente o que os astrónomos observam.

"Descobrimos também que estes fatores determinantes dos padrões meteorológicos de SIMP-0136 persistem ao longo do tempo, mesmo que a aparência detalhada da atmosfera evolua ao longo de mais de uma dúzia de rotações", afirmou a primeira autora, Merle Schrader, doutoranda na Escola de Física do TCD.

"Em termos relativos, SIMP 0136 é uma das anãs castanhas de que nos é mais fácil obter dados de alta qualidade. Estes dados já foram estudados anteriormente através de métodos comprovados, o que nos permite comparar alguns dos resultados desta nova técnica com o que já sabemos sobre este objeto. A técnica também nos ajudou a melhor compreender o que determina as condições meteorológicas neste mundo distante e como estes padrões meteorológicos interagem e coexistem, mas, talvez ainda mais importante, mostra como esta abordagem pode ser aperfeiçoada e aplicada a outras anãs castanhas menos conhecidas em partes diferentes do espaço".

E numa reviravolta aparentemente incrível do destino cósmico, existe uma ligação pessoal entre Merle e o seu objeto de estudo, SIMP 0136, que se encontra a 20 anos-luz da Terra. Alguns cálculos rápidos confirmam que a própria luz que forneceu os dados analisados neste artigo, observada pela primeira vez pelo Webb em 2023, foi emitida precisamente no ano em que Merle nasceu.

"A luz viaja a cerca de 300.000 km/s, mas, mesmo a essa velocidade, demorou duas décadas a chegar até nós, passando pelas lentes do Webb", afirmou ela.

"Quando se considera que a luz demora pouco mais de um segundo a chegar à Lua depois de sair da Terra, isso dá uma ideia de quão longe fica SIMP 0136 e de quão incrível tem sido o progresso na astrofísica. Acho espantoso que tenhamos conseguido discernir os padrões meteorológicos íntimos de um mundo distante e mapear as suas interações a partir do nosso pequeno e acolhedor recanto do Universo, quando tudo o que observamos diretamente destes objetos é um único pixel espalhado pelo espetro de luz".

Qual é o potencial impacto desta investigação?

É importante compreender o clima em objetos como SIMP 0136 porque as anãs castanhas constituem um laboratório único para estudar a física das atmosferas de exoplanetas gigantes. Ao contrário da maioria dos exoplanetas, podem ser observadas diretamente, permitindo aos astrónomos testar hipóteses acerca da formação de nuvens, da circulação atmosférica e do transporte de calor em condições extremas.

A professora Johanna Vos, da Escola de Física do TCD, afirmou: "As nossas descobertas irão transformar a forma como os astrónomos analisam futuras observações do Webb. Uma vez que a nossa abordagem identifica rapidamente os componentes dominantes da atmosfera, constitui um eficiente primeiro passo antes de iniciarmos a modelação computacionalmente intensiva".

"A aplicação desta técnica a uma vasta gama de anãs castanhas e exoplanetas gigantes irá ajudar-nos a compreender melhor os diversos sistemas meteorológicos que moldam mundos muito além do nosso Sistema Solar".

Numa perspetiva ainda mais ampla, uma das razões pelas quais existe interesse em compreender melhor os padrões meteorológicos em planetas distantes é que isso nos revela muito sobre as atmosferas e a composição química desses planetas, o que constitui um passo importante para identificar os tipos de mundos onde a vida poderia potencialmente existir.

// Trinity College Dublin (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Astronomy & Astrophysics)

Quer saber mais?

SIMP 0136:
Simbad
Wikipedia

Anãs castanhas:
Wikipedia

ACP (Análise de Componentes Principais):
Wikipedia

JWST (Telescópio Espacial James Webb):
NASA
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