Nota de Imprensa

“Saído da ficção científica": Primeiras observações tridimensionais da atmosfera de um exoplaneta revelam um clima único

18 de Fevereiro de 2025

Os astrónomos observaram a atmosfera de um planeta fora do nosso Sistema Solar, mapeando pela primeira vez a sua estrutura tridimensional. Combinando os quatro Telescópios Principais do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), os 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 hoje 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 ultra-quente, 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, em 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.

Para revelar a estrutura tridimensional da atmosfera deste exoplaneta, a equipa utilizou o instrumento ESPRESSO montado no VLT do ESO, que combina a radiação colectada pelos quatro Telescópio Principais do VLT num único sinal. Deste modo, é recolhida quatro vezes mais radiação do que se um único telescópio fosse usado, sendo por isso possível revelar muito mais detalhes. Ao observar o planeta durante um trânsito completo pela frente da sua estrela hospedeira, o ESPRESSO foi capaz de detectar assinaturas de diversos elementos químicos, sondando 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 Space Telescope Science Institute em Baltimore, Estados Unidos. A equipa seguiu os movimentos do ferro, do sódio e do hidrogénio, conseguindo assim detectar ventos nas camadas profunda, média e superficial da atmosfera do planeta, respectivamente. “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 da Nature.

Para observar, no entanto, a atmosfera de planetas mais pequenos semelhantes à Terra, são necessários telescópios maiores, como será o Extremely Large Telescope (ELT) 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”.

Informações adicionais

Esta investigação foi descrita num artigo científico publicado na revista Nature com o título “Vertical structure of an exoplanet's atmospheric jet stream” (doi:10.1038/s41586-025-08664-1).

A equipa é composta por: Julia V. Seidel (Observatório Europeu do Sul, Santiago, Chile [ESO Chile]; Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d'Azur, CNRS, Université Côte d'Azur, Nice, França [Lagrange]), Bibiana Prinoth (ESO Chile e Observatório de Lund, Divisão de Astrofísica, Departamento de Física, Universidade de Lund, Lund, Suécia [ULund]), Lorenzo Pino (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florença, Itália), Leonardo A. dos Santos (Space Telescope Science Institute, Baltimore, EUA, Johns Hopkins University, Baltimore, EUA), Hritam Chakraborty (Observatoire de Genève, Département d'Astronomie, Université de Genève, Versoix, Suíça [UNIGE]), Vivien Parmentier (Lagrange), Elyar Sedaghati (ESO Chile), Joost P. Wardenier (Département de Physique, Trottier Institute for Research on Exoplanets [IREx], Université de Montréal, Canadá), Casper Farret Jentink (UNIGE), Maria Rosa Zapatero Osorio (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Madrid, Espanha), Romain Allart (IREx), David Ehrenreich (UNIGE), Monika Lendl (UNIGE), Giulia Roccetti (Observatório Europeu do Sul, Garching bei München, Alemanha; Meteorologisches Institut, Ludwig-Maximilians-Universität München, Munique, Alemanha), Yuri Damasceno (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Porto, Portugal [IA-CAUP], Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Porto, Portugal [FCUP]; ESO Chile), Vincent Bourrier (UNIGE), Jorge Lillo-Box (Centro de Astrobiología (CAB); CSIC-INTA, Madrid, Espanha), H. Jens Hoeijmakers (ULund), Enric Pallé (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Espanha [IAC]; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, La Laguna, Tenerife, Espanha [IAC-ULL]), Nuno Santos (IA-CAUP e FCUP), Alejandro Suàrez Mascareño (IAC e IAC-ULL), Sergio G. Sousa (IA-CAUP), Hugo M. Tabernero (Departamento de Física da Terra e Astrofísica & IPARCOS-UCM (Instituto de Física de Partículas e Cosmos da UCM), Universidade Complutense de Madrid, Espanha) e Francesco A. Pepe (UNIGE).

O trabalho de investigação complementar, que revelou a presença de titânio, foi publicada na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics num artigo científico intitulado “Titanium chemistry of WASP-121 b with ESPRESSO in 4-UT mode” (doi: 10.1051/0004-6361/202452405).

A equipa responsável por este trabalho é composta por: Bibiana Prinoth (Observatório Europeu do Sul, Santiago, Chile [ESO Chile] e Observatório de Lund, Divisão de Astrofísica, Departamento de Física, Universidade de Lund, Lund, Suécia [ULund]), Julia V. Seidel (ESO Chile; Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d'Azur, CNRS, Université Côte d'Azur, Nice, França [Lagrange]), H. Jens Hoeijmakers (ULund), Brett M. Morris (Space Telescope Science Institute, Baltimore, EUA), Martina Baratella (ESO Chile), Nicholas W. Borsato (ULund, School of Mathematical and physical Sciences, Macquarie University, Sydney, Austrália), Yuri Damasceno (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Porto, Portugal [IA-CAUP], Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Porto, Portugal [FCUP]; ESO Chile), Vivien Parmentier (Lagrange), Daniel Kitzmann (Universidade de Berna, Instituto de Física, Divisão de Investigação Espacial e Ciências Planetárias, Berna, Suíça), Elyar Sedaghati (ESO Chile), Lorenzo Pino (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florença, Itália), Francesco Borsa (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Itália), Romain Allart (Département de Physique, Trottier Institute for Research on Exoplanets [IREx], Université de Montréal, Canadá), Nuno Santos (IA-CAUP e FCUP), Michal Steiner (Observatoire de l'Université de Genève, Versoix, Suíça), Alejandro Suàrez Mascareño (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Espanha; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, La Laguna, Tenerife, Espanha), Hugo M. Tabernero (Departamento de Física de la Tierra y Astrofísica & IPARCOS-UCM (Instituto de Física de Partículas y del Cosmos de la UCM), Universidad Complutense de Madrid, Espanha) e Maria Rosa Zapatero Osorio (Centro de Astrobiologia, CSIC-INTA, Madrid, Espanha).

O Observatório Europeu do Sul (ESO) ajuda cientistas de todo o mundo a descobrir os segredos do Universo, o que, consequentemente, beneficia toda a sociedade. No ESO concebemos, construimos e operamos observatórios terrestres de vanguarda — os quais são usados pelos astrónomos para investigar as maiores questões astronómicas da nossa época e levar ao público o fascínio da astronomia — e promovemos colaborações internacionais em astronomia. Estabelecido como uma organização intergovernamental em 1962, o ESO é hoje apoiado por 16 Estados Membros (Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Irlanda, Itália, Países Baixos, Polónia, Portugal, Reino Unido, Chéquia, Suécia e Suíça), para além do Chile, o país de acolhimento, e da Austrália como Parceiro Estratégico. A Sede do ESO e o seu centro de visitantes e planetário, o Supernova do ESO, situam-se perto de Munique, na Alemanha, enquanto o deserto chileno do Atacama, um lugar extraordinário com condições únicas para a observação dos céus, acolhe os nossos telescópios. O ESO mantém em funcionamento três observatórios: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope e o Interferómetro do Very Large Telescope, assim como telescópios de rastreio, tal como o VISTA. Ainda no Paranal, o ESO acolherá e operará o Cherenkov Telescope Array South, o maior e mais sensível observatório de raios gama do mundo. Juntamente com parceiros internacionais, o ESO opera o APEX e o ALMA no Chajnantor, duas infraestruturas que observam o céu no domínio do milímetro e do submilímetro. No Cerro Armazones, próximo do Paranal, estamos a construir “o maior olho do mundo voltado para o céu” — o Extremely Large Telescope do ESO. Dos nossos gabinetes em Santiago do Chile, apoiamos as nossas operações no país e trabalhamos com parceiros chilenos e com a sociedade chilena.

Links

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso2504, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.