Os astrónomos criaram o primeiro mapa tridimensional de um planeta fora do nosso sistema solar, revelando zonas de temperatura distintas, incluindo uma tão quente que o vapor de água se decompõe. O resultado é exibido Astronomia da NaturezaPublicado em 28 de outubro de 2025.
Liderado por pesquisadores da Universidade de Maryland e da Universidade Cornell, o estudo mapeia as temperaturas em WASP-18b, um gigante gasoso classificado como um “Júpiter superquente” localizado a 400 anos-luz da Terra. A equipe aplicou um método conhecido como mapeamento de eclipse 3D, também conhecido como mapeamento espectroscópico de eclipse, a primeira vez que essa técnica foi usada para criar um mapa de temperatura 3D completo. O trabalho expande um mapa de eclipse 2D que o grupo lançou em 2023 usando observações altamente sensíveis do Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA.
“Esta técnica é realmente a única que pode examinar todas as três dimensões simultaneamente: latitude, longitude e altitude”, disse Megan Weiner Mansfield, co-autora principal do artigo, professora assistente de astronomia na UMD. “Isto dá-nos um nível de detalhe mais elevado do que estudar estes objetos celestes.”
Com este método, os cientistas podem começar a mapear as variações atmosféricas nos muitos exoplanetas observáveis pelo JWST, tal como os telescópios terrestres documentaram a Grande Mancha Vermelha de Júpiter e as suas nuvens em faixas.
“O mapeamento de eclipses permite-nos obter imagens de exoplanetas que não podemos ver diretamente, porque as suas estrelas hospedeiras são muito brilhantes,” disse o co-autor Ryan Challenor, associado de pós-doutoramento no Departamento de Astronomia da Universidade Cornell. “Com este telescópio e esta nova tecnologia, podemos começar a compreender os exoplanetas da mesma forma que os nossos vizinhos do Sistema Solar.”
Os exoplanetas são difíceis de detectar porque são geralmente muito mais fracos do que as suas estrelas, contribuindo frequentemente com menos de 1% da luz total. O mapeamento do eclipse mede pequenas mudanças na luz à medida que o planeta se move atrás da sua estrela, ocultando e revelando alternadamente diferentes regiões. Ao vincular essas pequenas mudanças de brilho a locais específicos do planeta e analisá-las em múltiplas cores, os cientistas podem reconstruir as temperaturas ao longo da latitude, longitude e altitude.
WASP-18b é adequado para este experimento porque tem uma massa de cerca de 10 Júpiteres, completa uma órbita em apenas 23 horas e atinge temperaturas próximas de 5.000 graus Fahrenheit. Estas características fornecem um sinal relativamente forte para novos métodos de mapeamento.
O mapa 2D anterior da equipe usava uma única cor de luz. Para a versão 3D, eles reanalisaram os mesmos dados JWST do Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) em vários comprimentos de onda. Cada cor sonda diferentes camadas da atmosfera do WASP-18b e corresponde a uma temperatura e altitude específicas. A integração dessas camadas produz uma estrutura de temperatura tridimensional detalhada.
“Se você fizer um mapa em um comprimento de onda que a água absorve, você verá uma camada de água na atmosfera, enquanto um comprimento de onda que a água não absorve irá sondar mais profundamente”, explicou Challenor. “Se você juntá-los, poderá obter um mapa 3D da temperatura nesta atmosfera.”
A análise 3D identifica regiões espectralmente distintas no lado diurno permanente do planeta, que estão sempre voltadas para a estrela porque o planeta está bloqueado pelas marés. Um ponto quente circular fica onde a luz das estrelas atinge mais diretamente, e o vento parece fraco demais para dissipar esse calor com eficiência. Um anel frio envolve o centro quente próximo aos membros planetários. As medições mostram uma diminuição do vapor de água nos pontos quentes em comparação com a média planetária.
“Vimos isto acontecer ao nível da população, onde vemos um planeta frio com água e depois um planeta quente sem água”, explicou Weiner Mansfield. “Mas esta é a primeira vez que o vemos dividir-se num planeta em vez de num planeta. É uma atmosfera, mas vemos regiões frias onde há água e regiões quentes onde a água se está a dissipar. Isto foi previsto pela teoria, mas é realmente emocionante ver com observações reais.”
Observações adicionais do JWST podem aprimorar os detalhes espaciais em futuros mapas de eclipses 3D. Weiner Mansfield observou que o método abre novas oportunidades para estudar muitos “Júpiteres quentes”, centenas dos mais de 6.000 exoplanetas confirmados. Ele pretende aplicar o mapeamento de eclipses 3D a mundos rochosos menores, além de gigantes gasosos como WASP-18b.
“É emocionante finalmente ter as ferramentas para ver e mapear a temperatura de um planeta diferente com tanto detalhe. Isso prepara-nos para potencialmente utilizar a técnica noutros tipos de exoplanetas. Por exemplo, se um planeta não tiver uma atmosfera, ainda podemos usar a técnica para mapear a temperatura da superfície.”
Esta pesquisa foi apoiada pelo Programa Científico de Liberação Antecipada da Comunidade de Exoplanetas em Trânsito do Telescópio Espacial James Webb.
