Novas observações do JWST revelam auroras inéditas em Júpiter

É bem apropriado que Júpiter, apelidado de rei dos planetas, use uma coroa - e que coroa.

Embora não sejam visíveis a olho nu, o gigante gasoso ostenta as auroras mais potentes do Sistema Solar: “tampas” cintilantes e permanentes nos polos norte e sul, brilhando em comprimentos de onda que não vemos - ultravioleta, infravermelho e, em ocasiões específicas, explosões de raios X.

Nos últimos anos, observações com instrumentos de ponta começaram, enfim, a revelar alguns segredos dessas auroras gigantes e invisíveis - mas ainda há muito a descobrir. Agora, o telescópio espacial mais poderoso do mundo nos levou um passo além: novos dados do JWST, obtidos em 25 de dezembro de 2023, mostram características que astrónomos nunca tinham registrado.

O que o JWST viu em 25 de dezembro de 2023 nas auroras de Júpiter

“Que presente de Natal - aquilo me deixou boquiaberto!”, diz o astrónomo Jonathan Nichols, da Universidade de Leicester, no Reino Unido.

“Nós queríamos ver com que rapidez as auroras mudam, esperando que elas diminuíssem e aumentassem lentamente, talvez ao longo de uns quinze minutos. Em vez disso, observámos toda a região auroral estalando e borbulhando de luz, às vezes variando de segundo a segundo.”

Como as auroras de Júpiter são geradas

O mecanismo que produz as auroras em Júpiter é semelhante ao que acontece na Terra. Partículas são “capturadas” pela magnetosfera do planeta e aceleradas a velocidades enormes enquanto são conduzidas para as regiões polares. Ao chegarem aos polos, elas são despejadas na atmosfera; ali, as interações ionizantes com as partículas atmosféricas provocam o brilho.

Na Terra, essas partículas são sobretudo de origem solar - por isso vemos auroras quando o Sol lança fluxos especialmente intensos, como ejeções de massa coronal ou ventos solares fortes.

A contribuição do Sol e, principalmente, de Io para as auroras jovianas

Em Júpiter, esse efeito ligado ao Sol também ocorre, mas a fonte principal das auroras jovianas está muito mais perto: Io, a lua vulcânica do planeta, que não para de expelir dióxido de enxofre. Esse gás forma um enorme toro - um reservatório que alimenta continuamente as auroras do gigante.

Entre as moléculas presentes na atmosfera de Júpiter que produzem brilho no infravermelho está o cátion trihidrogênio (H₃⁺), um íon carregado composto por três átomos de hidrogênio.

Como os íons trihidrogênio ajudam a investigar o orçamento de energia de uma aurora, Nichols e os seus colegas usaram as observações do JWST para acompanhar o comportamento dessas moléculas na aurora joviana, recorrendo a observações simultâneas no ultravioleta feitas pelo Hubble para dar contexto à emissão.

Um enigma ao comparar Webb e Hubble

“Curiosamente, a luz mais brilhante vista pelo Webb não tinha um equivalente real nas imagens do Hubble. Isso nos deixou a quebrar a cabeça”, afirma Nichols.

“Para provocar a combinação de brilho observada tanto pelo Webb quanto pelo Hubble, precisaríamos de uma combinação aparentemente impossível: grandes quantidades de partículas de energia muito baixa atingindo a atmosfera - como uma tempestade de garoa! Ainda não entendemos como isso acontece.”

Esse tipo de estranheza combina com Júpiter, um mundo que faz muitas coisas esquisitas e ainda pouco compreendidas. Mas, com um arsenal cada vez maior de telescópios e sondas, a ciência vai, passo a passo, encaixando as peças peculiares do quebra-cabeça joviano.

Os novos dados - embora, por enquanto, sejam desconcertantes - são exatamente mais uma dessas peças. Para entender como ela se conecta ao quadro geral, pode ser que faltem outras peças. Trabalhos futuros de modelagem, por exemplo, podem ajudar a explicar traços da emissão auroral que hoje ainda confundem os pesquisadores.

Enquanto isso, a obtenção de mais observações em várias faixas de comprimento de onda continua. A vantagem é que, como as auroras estão sempre lá, não é preciso esperar o instante perfeito: qualquer observação de Júpiter na “luz” certa tende a capturar algo da radiação magnífica que ocorre por ali.

Os resultados foram publicados na Nature Communications.