Astrônomos produziram o primeiro mapa tridimensional de um planeta fora do nosso sistema solar, revelando regiões de temperatura distintas, incluindo uma tão quente que o vapor d’água se desintegra. As descobertas foram publicadas na Nature Astronomy em 28 de outubro de 2025.
Comandado por pesquisadores da Universidade de Maryland e da Universidade Cornell, o estudo mapeia as temperaturas de WASP-18b, um maciço gigante gasoso classificado como um “Júpiter ultra-quente”, localizado a 400 anos-luz da Terra. A equipe aplicou um método conhecido como mapeamento de eclipse 3D, também chamado de mapeamento espectroscópico de eclipse, marcando a primeira vez que essa técnica foi usada para construir um mapa de temperatura completo em 3D. O trabalho expande um mapa de eclipse 2D que o grupo divulgou em 2023, utilizando observações altamente sensíveis do Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA.
“Essa técnica é, na verdade, a única que pode sondar todas as três dimensões ao mesmo tempo: latitude, longitude e altitude,” disse a co-autora principal do artigo, Megan Weiner Mansfield, professora assistente de astronomia da UMD. “Isso nos dá um nível de detalhe mais alto do que jamais tivemos para estudar esses corpos celestes.”
Com essa abordagem, os cientistas podem começar a mapear diferenças atmosféricas em muitos exoplanetas observáveis pelo JWST, assim como os telescópios terrestres documentaram uma vez a Grande Mancha Vermelha de Júpiter e suas nuvens em faixas.
“O mapeamento de eclipse nos permite imaginar exoplanetas que não conseguimos ver diretamente, porque suas estrelas hospedeiras são muito brilhantes,” afirmou o co-autores principal do artigo, Ryan Challener, associado de pós-doutorado no Departamento de Astronomia da Universidade Cornell. “Com esse telescópio e essa nova técnica, podemos começar a entender exoplanetas da mesma forma que nossos vizinhos do sistema solar.”
Detectar exoplanetas é difícil porque eles geralmente são muito mais fracos que suas estrelas, frequentemente contribuindo com menos de 1% da luz total. O mapeamento de eclipse mede variações minúsculas nessa luz à medida que o planeta se move para trás de sua estrela, escondendo e revelando alternativamente diferentes regiões. Ao correlacionar essas pequenas mudanças de brilho a locais específicos no planeta e analisá-las em várias cores, os cientistas podem reconstruir temperaturas em latitude, longitude e altitude.
WASP-18b é bem adequado para esse teste porque tem cerca da massa de 10 Júpiteres, completa uma órbita em apenas 23 horas e alcança temperaturas próximas a 5.000 graus Fahrenheit. Essas propriedades fornecem um sinal relativamente forte para o novo método de mapeamento.
O mapa 2D anterior da equipe usou uma única cor de luz. Para a versão 3D, eles reanalisaram os mesmos dados do JWST do Espectrógrafo de Imagem e Espectrografia Sem Fendas (NIRISS) em muitas comprimentos de onda. Cada cor sonda diferentes camadas da atmosfera de WASP-18b e corresponde a uma temperatura e altitude específicas. A combinação dessas camadas resulta em uma estrutura de temperatura tridimensional detalhada.
“Se você constrói um mapa em uma comprimento de onda que a água absorve, verá a camada de água na atmosfera, enquanto um comprimento de onda que a água não absorve sondará mais profundamente,” explicou Challener. “Se você colocar esses dados juntos, pode obter um mapa 3D das temperaturas nessa atmosfera.”
A análise 3D identifica zonas espectroscópicas distintas no lado diurno permanente do planeta, que sempre enfrenta a estrela porque o planeta está em ressonância gravitacional. Um ponto quente circular se localiza onde a luz da estrela incide mais diretamente, e os ventos parecem muito fracos para espalhar esse calor de forma eficiente. Um anel mais frio circunda o centro quente próximo ao limbo do planeta. As medições também mostram uma quantidade reduzida de vapor d’água dentro do ponto quente em comparação com a média do planeta.
“Nós vimos isso acontecer em nível populacional, onde você pode ver um planeta mais frio que tem água e depois um planeta mais quente que não tem água,” explicou Weiner Mansfield. “Mas essa é a primeira vez que vimos isso ser distribuído através de um único planeta. É uma atmosfera, mas nós vemos regiões mais frias que têm água e regiões mais quentes onde a água está se desintegrando. Isso havia sido previsto pela teoria, mas é realmente emocionante ver isso com observações reais.”
Observações adicionais do JWST poderiam aprimorar o detalhe espacial em futuros mapas de eclipse 3D. Weiner Mansfield reiterou que o método abre novas oportunidades para estudar muitos “Júpiteres quentes,” que somam centenas entre os mais de 6.000 exoplanetas confirmados. Ela também pretende aplicar o mapeamento de eclipse 3D a mundos menores e rochosos além dos gigantes gasosos como WASP-18b.
“É muito emocionante finalmente ter as ferramentas para ver e mapear as temperaturas de um planeta diferente em tanto detalhe. Isso nos preparou para, possivelmente, usar a técnica em outros tipos de exoplanetas. Por exemplo, se um planeta não tiver uma atmosfera, ainda podemos usar a técnica para mapear a temperatura da superfície para possivelmente entender sua composição,” disse Mansfield. “Embora WASP-18b fosse mais previsível, eu acredito que teremos a chance de ver coisas que nunca poderíamos ter esperado antes.”
Esta pesquisa foi apoiada pelo Programa de Ciência de Lançamento Antecipado da Comunidade de Exoplanetas do Telescópio Espacial James Webb.
