Um mundo do tamanho de Júpiter, situado a apenas 7,5 anos-luz de distância, é nublado, quimicamente complexo e, ao que parece, mais parecido com o nosso planeta do que alguém esperava.

Recorrendo ao Telescópio Espacial James Webb, Brittany Miles, astrónoma assistente do Observatório Steward da Universidade do Arizona, liderou uma equipa que passou 11 horas a observar WISE 0855, a anã castanha mais fria conhecida, recolhendo um espetro da sua luz a cada 15 minutos. O resultado é o retrato em série temporal mais detalhado alguma vez obtido deste mundo gélido - e a primeira confirmação direta de que as nuvens de água noutro corpo celeste mudam de espessura ao longo do tempo, tal como a meteorologia na Terra.

O estudo, publicado na revista The Astrophysical Journal, revela que a atmosfera de WISE 0855 é moldada por, pelo menos, dois processos distintos que ocorrem simultaneamente: nuvens de água a grandes altitudes que se tornam mais espessas e mais finas à medida que o objeto gira, e gases químicos profundos que são arrastados para cima por convecção a partir de grandes profundidades. Distinguir esses dois sinais - algo anteriormente impossível com telescópios mais antigos - é o que torna os dados do Webb tão poderosos.

"Esta é a primeira vez que conseguimos confirmar que as nuvens de água estão a tornar-se mais finas e mais espessas num mundo próximo", afirmou Miles, investigadora pós-doc no Observatório Steward. "Antes do JWST, só dispúnhamos de fotometria, que misturava os efeitos das nuvens, da química e da temperatura. Agora conseguimos realmente distingui-los".

As anãs castanhas ocupam uma estranha posição intermédia. Demasiado massivas para serem planetas, demasiado pequenas para serem estrelas, brilham tenuemente com o calor residual da sua formação. WISE 0855, com cerca de 265 Kelvin - mais fria do que a superfície da Terra -, situa-se no extremo inferior dessa categoria, tornando a fronteira ainda mais difusa. Com cerca do dobro da massa de Júpiter e quase o mesmo tamanho, parece e comporta-se, em muitos aspetos, como um planeta gigante à deriva.

Compreender a sua atmosfera requer olhar para o mundo através do que o coautor Mark Marley, diretor e chefe do departamento do LPL (Lunar and Planetary Laboratory) da Universidade do Arizona, descreve como uma espécie de porta mosquiteira. «Os fotões atravessam a atmosfera e escapam para o espaço», disse Marley. «É como olhar para o mundo através de uma porta mosquiteira, onde a rede filtra parte da luz. Estamos a aprender sobre o mundo de ambos os lados da rede - mas também temos de compreender a própria rede".

Neste caso, a imagem vai mudando constantemente. À medida que WISE 0855 gira, diferentes zonas da sua superfície vão ficando visíveis, cada uma com uma cobertura de nuvens e uma temperatura ligeiramente diferentes, como se estivéssemos a observar uma "manta de retalhos" que gira lentamente composta por regiões mais quentes e mais frias. O espetrógrafo de média resolução do Webb foi suficientemente sensível para rastrear essas diferenças em características moleculares específicas - algo que nenhum observatório anterior tinha conseguido fazer para um objeto tão frio. Para além das temperaturas variáveis que acompanhavam a rotação da anã castanha, o espetrógrafo também captou um sinal rítmico, semelhante a uma onda, associado a gases específicos: monóxido de carbono e fosfina. Essas substâncias químicas flutuam porque o calor proveniente das profundezas da anã castanha as está constantemente a impulsionar para cima, em direção à superfície, da mesma forma que uma panela de sopa empurra o líquido mais quente para cima a partir do fundo.

Este tipo de sinal químico é familiar aos cientistas planetários. Em Júpiter, a mistura convectiva arrasta gases das camadas profundas e quentes para a atmosfera visível. O mesmo processo, denominado química de desequilíbrio, já tinha sido observado anteriormente em anãs castanhas - mas observá-lo a variar em tempo real, molécula a molécula, é um território inexplorado.

"Estamos a ver nuvens de água a tornarem-se mais espessas e mais finas, e gases das profundezas a subir e a descer, e podemos realmente observá-los a mudar em tempo real", afirmou Miles.

Miles afirma que o verdadeiro valor desta descoberta não reside apenas no que nos revela especificamente acerca de WISE 0855, mas sim no que sugere, de forma mais geral, sobre as atmosferas planetárias. Os princípios básicos da física da convecção, das nuvens e da química que regem Júpiter também regem este mundo frio e à deriva, a mais de sete anos-luz de distância. Se essa física for universal, aplica-se aos exoplanetas gigantes gasosos que os astrónomos estão agora a começar a estudar a fundo com o Webb.

"Embora as anãs castanhas não sejam verdadeiros planetas, apresentam um comportamento semelhante ao dos planetas", afirmou Miles. "Existe um espetro de comportamentos - não há uma linha divisória rígida entre as anãs castanhas e os planetas. Júpiter e este objeto parecem distintamente diferentes, mas apresentam padrões meteorológicos semelhantes. Existem princípios básicos de física e química que podem ser aplicados a todos estes mundos".

Para Miles, cujos modelos se basearam no trabalho fundamental de teóricos como Marley - cujos modelos atmosféricos, por sua vez, foram comparados com os de Júpiter -, o artigo científico é tanto um marco geracional como uma descoberta. "Grande parte da minha intuição física sobre o que falta nos modelos deve-se à orientação e ao trabalho árduo do Mark", afirmou ela. "Este é um projeto que se estendeu por vários anos. Muitas pessoas contribuíram para garantir que isto fosse feito da forma correta".

Miles espera poder dedicar mais horas de observações de referência com o JWST para apurar mais detalhes sobre a rotação de WISE 0855 e sobre as nuances tridimensionais do movimento atmosférico. Por enquanto, a mensagem é clara: o clima existe em todo o lado, e alguns dos nossos vizinhos mais próximos têm céus que vale a pena observar.

// Universidade do Arizona (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (arXiv)

Quer saber mais?

WISE 0855:
Simbad
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Anãs castanhas:
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