Num desenvolvimento que tem astrônomos ajustando seus modelos e possivelmente suas expectativas, o Telescópio Espacial James Webb detectou nuvens de gelo de água num gigante gasoso distante. A descoberta, liderada por Elisabeth Matthews do Instituto Max Planck de Astronomia (MPIA), foi feita no planeta Epsilon Indi Ab, um análogo de Júpiter que aparentemente é mais complexo do que lhe demos crédito.
Isso marca um passo significativo na longa e lenta marcha de apenas encontrar exoplanetas para realmente entendê-los. Por décadas, de 1995 até cerca de 2022, o jogo era simplesmente descoberta via métodos indiretos. O lançamento do JWST em 2022 mudou isso, permitindo estudo atmosférico detalhado, embora ainda estejamos alguns telescópios distantes de verificar placas de gramado alienígenas.
Como a autora principal Elisabeth Matthews colocou com admirável perspectiva: "O JWST finalmente nos permite estudar planetas análogos ao sistema solar em detalhe. Se fôssemos alienígenas, a vários anos-luz de distância, e olhássemos de volta para o Sol, o JWST é o primeiro telescópio que nos permitiria estudar Júpiter em detalhe." A implicação sendo, claro, que estudar a Terra em detalhe exigiria tecnologia que ainda não inventamos, o que provavelmente é para o melhor.
Estudar planetas verdadeiramente semelhantes a Júpiter tem sido complicado porque o método mais fácil exige que eles passem na frente de sua estrela, o que favorece gigantes gasosos quentes e próximos. A equipe de Matthews contornou isso imageando diretamente Epsilon Indi Ab usando o instrumento de infravermelho médio MIRI do JWST. O planeta, orbitando a estrela Epsilon Indi A na constelação de Indus, é um sujeito robusto com massa de 7,6 Júpiteres mas diâmetro similar. Orbita cerca de quatro vezes mais longe de sua estrela ligeiramente mais fria do que Júpiter do Sol, dando-lhe temperatura superficial entre 200 e 300 Kelvin (-70 a +20 °C). Isso é mais quente que os 140 K de Júpiter, um calor residual de sua formação que dissipará lentamente ao longo de bilhões de anos.
A equipe usou um coronógrafo no MIRI para bloquear a luz da estrela e capturou imagens a 11,3 μm, logo fora de um comprimento de onda associado à amônia. Comparando estas com imagens de 2024 a 10,6 μm, puderam estimar níveis de amônia. O hardware construído pelo MPIA merece um aceno aqui.
A surpresa? A atmosfera superior de Júpiter é dominada por gás e nuvens de amônia. Esperava-se que Epsilon Indi Ab tivesse muito gás de amônia, mas não nuvens. Em vez disso, observações mostraram menos amônia do que previsto. A explicação principal? Nuvens espessas e irregulares de gelo de água, como as nuvens cirrus da Terra, estão atrapalhando.
Isso apresenta um problema delicioso para astrônomos, cujos modelos computacionais frequentemente simplificam as coisas ignorando nuvens porque são difíceis de simular. O coautor James Mang da Universidade do Texas em Austin chamou isso de "um ótimo problema para se ter", notando que o JWST está revelando complexidade que os modelos agora estão "começando a capturar".
O futuro parece nublado da melhor maneira. O Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA, lançando em 2026-2027 com o MPIA como parceiro, deve ser ótimo em detectar diretamente nuvens refletivas de gelo de água. Enquanto isso, a equipe de Matthews está buscando mais tempo do JWST para estudar outros análogos frios de Júpiter, construindo a base para o objetivo final: estudar mundos semelhantes à Terra e, um dia, procurar sinais de que não estamos sozinhos.
Os achados são publicados no Astrophysical Journal Letters por E. C. Matthews et al. Os pesquisadores do MPIA envolvidos são Elisabeth Matthews e Bhavesh Rajpoot, colaborando com James Mang e Caroline Morley (Universidade do Texas em Austin), Aarynn Carter e Mathilde Mâlin (Space Telescope Science Institute), e outros.