Super-Terra rochosa é encontrada transitando em zona habitável de uma calma estrela anã vermelha

Um exoplaneta orbitando uma estrela anã vermelha a 40 anos-luz da Terra pode ser o novo detentor do título de “melhor lugar para procurar por sinais de vida além do sistema solar”. Usando o instrumento HARPS do ESO em La Silla, e outros telescópios ao redor do mundo, uma equipe internacional de astrônomos descobriu uma “super-Terra” em órbita na zona habitável em torno da estrela fraca LHS 1140. Este mundo é um pouco maior e muito mais maciço do que a Terra e provavelmente manteve a maior parte de sua atmosfera. Isto, junto com o fato de que ele passa na frente de sua estrela-mãe, uma vez que orbita, faz com que seja uma das mais emocionantes metas futuras para estudos atmosféricos. Os resultados irão aparecer na edição da revista Nature de 20 de abril, 2017.

A recém-descoberta super-Terra órbita LHS 1140b na zona habitável em torno de um fraca anã vermelha, chamada LHS 1140, na constelação de Cetus (o monstro marinho) [1]. As anãs vermelhas são muito menores e mais frias do que o Sol e, embora LHS 1140b esteja dez vezes mais perto de sua estrela do que a Terra está do Sol, ele só recebe cerca de metade da luz solar de sua estrela do que a Terra e situa-se no meio da zona habitável. A órbita é vista quase no mesmo plano que a Terra e a medida que o exoplaneta passa na frente da estrela uma vez em cada órbita ele bloqueia um pouco de sua luz a cada 25 dias.

“Este é o exoplaneta mais emocionante que eu já vi na última década”, disse o principal autor Jason Dittmann do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (Cambridge, EUA). “Nós dificilmente poderíamos esperar um alvo melhor para realizar uma das maiores missões na ciência - em busca de evidências de vida fora da Terra."

"As presentes condições da anã vermelha são particularmente favoráveis - LHS 1140 gira mais lentamente e emite menos radiação de alta energia do que outras estrelas de baixa massa semelhantes", explica o membro da equipe Nicola Astudillo-Defru do Observatório de Genebra, Suíça [2].

Para a vida como a conhecemos existir, um planeta deve ter água líquida na superfície e manter uma atmosfera. Quando as estrelas anãs vermelhas são jovens, elas são conhecidas por emitir radiação que pode ser prejudicial para as atmosferas dos planetas que as orbitam. Neste caso, o tamanho grande do planeta significa que um oceano de magma poderia ter existido em sua superfície durante milhões de anos. Este oceano fervilhante de lava poderia alimentar vapor na atmosfera por muito tempo após a estrela acalmar o seu atual brilho constante, repondo o planeta com água.

A descoberta foi feita inicialmente com o MEarth, que detectou o primeiro indicador: mergulhos característicos em luz a medida que o exoplaneta passava em frente da estrela. O instrumento HARPS do ESO, acrônimo para High Accuracy Radial velocity Planet Searcher for the Northern hemisphere, em seguida, fez observações de acompanhamento cruciais que confirmaram a presença da super-Terra. HARPS também ajudou a fechar o período orbital e deduziu a massa e densidade do exoplaneta [3].

Os astrônomos estimam a idade do planeta em pelo menos cinco bilhões de anos. Eles também deduziram que ele tem um diâmetro 1,4 vezes maior que a Terra - quase 18.000 km. Mas com uma massa cerca de sete vezes maior do que a Terra e, portanto, uma densidade muito maior, isso implica que o exoplaneta é provavelmente feito de rocha com um núcleo de ferro denso.

Esta super-Terra pode ser o melhor candidato para observações futuras para estudar e caracterizar a sua atmosfera, se houver. Dois dos membros europeus da equipe, Xavier Delfosse e Xavier Bonfils ambos do CNRS e IPAG em Grenoble, França, concluem: “ O sistema de LHS 1140 pode vir a ser um objetivo ainda mais importante para a futura caracterização de planetas na zona habitável de Proxima b ou TRAPPIST-1. Este foi um ano notável para descobertas de exoplanetas! ”[4, 5].

Em particular, as observações futuras do telescópio espacial da NASA/ ESA Hubble serão capazes de avaliar exatamente como a radiação de alta energia é derramada sobre LHS 1140b, de modo que a sua capacidade de suportar a vida pode ser ainda mais restrita.

Mais ainda no futuro - quando novos telescópios como do ESO Extremely Large Telescope estiverem operando - é provável que vamos ser capazes de fazer observações detalhadas das atmosferas de exoplanetas, e LHS 1140b é um candidato excepcional para tais estudos.

Notas

[1] A zona habitável é definida pelo intervalo de orbita em torno de uma estrela, em que um planeta possui a temperatura adequada necessária para a água líquida existir na superfície do planeta.

[2] Embora o planeta esteja localizado na zona em que a vida como a conhecemos poderia existir, ele provavelmente não entraria nesta região até cerca de quarenta milhões de anos após a formação da estrela anã vermelha. Durante esta fase, o exoplaneta teria sido submetido ao passado ativo e volátil de sua estrela-mãe. Uma anã vermelha jovem pode facilmente tirar fora a água da atmosfera de um planeta se formando na sua vizinhança, o que leva a um efeito de estufa semelhante ao que é visto em Vénus.

[3] Este esforço permitiu outros eventos de trânsito serem detectados pelo MEarth para que os astrônomos pudessem concluir a detecção do exoplaneta uma vez por todas.

[4] O planeta em torno de Proxima Centauri (eso1629) é muito mais próximo da Terra, mas provavelmente não transita sua estrela, o que torna muito difícil determinar se ele mantém uma atmosfera.

[5] Ao contrário do sistema TRAPPIST-1 (eso1706), não há outros exoplanetas ao redor de LHS 1140. Acredita-se que sistemas multi-planetários sejam comuns em torno de anãs vermelhas, por isso é possível que exoplanetas adicionais tenham sido detectados até agora, porque eles são muito pequenos.

[ESO]

O anúncio da NASA sobre os 7 novos exoplanetas ainda está causando grande excitação. Não é todo dia que você descobre 7 planetas "como a Terra" em torno de uma estrela distante, com 3 deles "potencialmente" habitáveis. Mas agora que estamos em alguns dos nossos entusiasmos iniciais, vamos olhar para algumas das perguntas que precisam ser respondidas antes que todos nós podermos ficar animados novamente.

1 - E sobre a estrela?

A estrela na qual os sete planetas orbitam, chamada de Trappist-1, é uma estrela anã vermelha super fria, muito mais escuro e mais fria do que o nosso Sol. Os três planetas potencialmente habitáveis -TRAPPIST-1e, f e g - têm aproximadamente a mesma quantidade de energia que a Terra e Marte a partir do Sol, pois eles estão muito próximas à estrela. As anãs vermelhas são estrelas de longa duração, e suas vidas são medidas em trilhões de anos, em vez de bilhões de anos, como o nosso Sol.

Mas Anãs Vermelhas em si pode ter algumas propriedades incomuns que são problemáticas quando se trata de apoiar a vida em planetas próximos.

Esta ilustração mostra TRAPPIST-1 em relação ao nosso Sol. Image: Por ESO - http://www.eso.org/public/images/eso1615e/, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=48532941

As anãs vermelhas podem ser cobertas de manchas estelares, ou manchas solares quando eles aparecem em nosso Sol. Em nosso Sol, elas não têm muito efeito sobre a quantidade de energia recebida pela Terra. Mas em uma anã vermelha, eles podem reduzir a produção de energia em até 40%. E isso pode continuar por meses.

Outras anãs vermelhas podem emitir chamas poderosas de energia, fazendo com que a estrela dobrar de brilho em poucos minutos. Algumas anãs vermelhas constantemente emitem estes alargamentos, juntamente com poderosos campos magnéticos.

Parte da excitação em torno dos planetas Trappist é que eles são planetas rochosos em órbita em torno de uma anã vermelha. E anãs vermelhas são o tipo mais comum de estrelas na Via Láctea. Assim, o potencial para planetas rochosos sustentarem a vida cresceu de uma maneira enorme.

Mas nós não sabemos ainda como as manchas estelares de  anãs vermelhas afetará o potencial de habitabilidade de planetas que orbitam-las. Essas manchas poderiam muito bem torná-los inabitáveis.

2 - O acoplamento de maré afeta a habitabilidade dos planetas?

Os planetas que orbitam Trappist-1 estão provavelmente bloqueados pelas marés de sua estrela. Isso significa que eles não giram sobre si mesmos, como a Terra e o resto dos planetas do nosso Sistema Solar fazem. Isso tem enormes implicações para a habitabilidade potencial destes planetas. Com um lado do planeta recebendo toda a energia da estrela, e com o outro lado em perpétua escuridão, estes planetas não seria nada parecidos com a Terra.

Rotação sincronizada não é raro. Por exemplo, Plutão e sua lua Charon (acima) estão bloqueadas pelas marés um do outro, assim como a Terra e a Lua. Mas a vida pode surgir e sobreviver em um planeta bloqueados pela maré de sua estrela? Crédito: NASA / JHUAPL / SwRI

Um dos lados seria constantemente torrado pela estrela, enquanto o outro seria frígido. É possível que alguns desses planetas possam ter atmosferas. Dependendo do tipo de ambiente, os efeitos da temperatura extremas da rotação sincronizada podem ser mitigados. Mas nós ainda não sabemos se ou que tipo de atmosfera qualquer um dos planetas têm. Ainda.

3 - Então, eles têm atmosferas?

Nós simplesmente não sabemos ainda. Mas nós temos algumas restrições sobre como as atmosferas poderiam ser.

Os dados preliminares do Telescópio Espacial Hubble sugerem que TRAPPIST 1B e 1C não possuem envelopes de gás. Tudo o que realmente nos diz é que eles não são planetas gasosos. Em qualquer caso, estes dois planetas estão fora da zona habitável. O que realmente precisamos saber é se TRAPPIST 1e, 1f e 1g têm atmosferas. Precisamos também saber se eles têm gases de efeito estufa em suas atmosferas. Gases de efeito estufa poderia ajudar a tornar planetas bloqueados pelas marés hospitaleiros à vida.

Em um planeta bloqueado pelas marés, a linha de terminação entre o lado iluminado e o lado escuro é considerada o lugar mais provável para a vida se desenvolver. A presença de gases de efeito estufa poderia expandir a banda habitável da linha de terminação e fazer o lado negro ficar mais quente.

Nós não sabemos muito sobre quaisquer gases de efeito estufa nas atmosferas desses planetas até o Telescópio Espacial James Webb (JWST) e o European Extremely Large Telescope (EELT) estarem operando. Essas dois escopos serão capazes de analisar as atmosferas de gases de efeito estufa. Eles também podem ser capazes de detectar bioassinaturas como o ozônio e metano na atmosfera.

Nós vamos ter que esperar um tempo para isso acontecer. O JWST não será lançado até outubro de 2018, e o EELT não vai ver a primeira luz até 2024.

4 - Será que eles têm água líquida?

Não sabemos com certeza se a vida requer água em estado líquido. Só sabemos que isto é verdade na Terra. Até encontrarmos vida em outro lugar, temos que ser guiados por aquilo que sabemos sobre a vida na Terra. Então, nós sempre começamos com água líquida.

Um estudo publicado em 2016 observou para planetas que orbitam anãs ultrafrias como TRAPPIST-1. Eles determinaram que TRAPPIST 1b e 1c poderiam ter perdido tanto quanto 15 oceanos de água como os da Terra durante a fase quente no início do seu sistema estelar. TRAPPIST 1d pode ter perdido tanto quanto um oceano de água da Terra. Isto é, se eles tivessem qualquer água inicialmente. Não está claro se os três planetas habitáveis no sistema TRAPPIST sofreram a mesma perda de água inicial. Mas se o fizeram, eles poderiam ter mantido a mesma quantidade de água.



Impressão artística de um planeta "globo ocular", um mundo de água, onde o lado voltado para o sol é capaz de manter um oceano de água líquida. Crédito e Direitos de autor: eburacum45 / DeviantArt


Ainda há uma série de perguntas aqui. A palavra "habitável" significa apenas que eles estão recebendo energia suficiente da sua estrela para manter a água em forma líquida. Uma vez que os planetas são bloqueados pelas marés, qualquer água que retiverem, poderia ser congelada no lado escuro dos planetas. Para saber com certeza, teremos de apontar outros instrumentos para eles.

5 - As suas órbitas são estáveis?

Planetas requerem órbitas estáveis ​​durante um período de tempo biologicamente significativo para que a vida se desenvolva. Condições que mudam muito rapidamente tornam impossível a sobrevivência da vida, bem como sua adaptação. Um planeta precisa de uma quantidade estável de radiação solar, e uma temperatura estável, para sustentar a vida. Se a radiação solar e a temperatura do planeta oscilam muito rapidamente ou muito devido à instabilidade orbital,  a vida não será capaz de se adaptar a essas mudanças.

Neste momento, não há nenhuma indicação de que as órbitas dos planetas TRAPPIST 1 são instáveis. Mas ainda estamos na fase preliminar de investigação. Precisamos de uma maior amostragem de suas órbitas para saber com certeza.

6 - Bombardeado por intrusos?

Nosso Sistema Solar é um lugar relativamente calmo quando se trata de meteoros e asteroides. Mas nem sempre foi assim. Evidências de amostras de rochas lunares mostram que ela pode ter sofrido por um período chamado de "Bombardeio Pesado Tardio". Durante este tempo, o Sistema Solar interior era como uma galeria de tiro, com a Terra, Vênus, Mercúrio, Marte e nossa Lua sendo atingido continuamente por asteroides.

A causa deste período de bombardeio, assim diz a teoria, foi a migração dos planetas gigantes através do sistema solar. Sua gravidade provocado o desalojamento dos asteroides do Cinturão de Asteroides e do Cinturão de Kuiper, e enviou-os para o caminho dos planetas interiores, terrestres.


Sabemos que a Terra foi atingida por meteoritos várias vezes, e que pelo menos um desses momentos, uma extinção em massa foi o resultado.


Simulação de um asteroide colidindo com a Terra. Crédito: Don Davis / AFP / Getty Images


O sistema TRAPPIST 1 não tem planetas gigantes. Mas não sabemos se ele tem um cinturão de asteroides, um cinturão de Kuiper, ou qualquer outra organização de corpo estável de asteroides. Pode ser povoado por asteroides e cometas que são instáveis. Talvez os planetas na zona habitável são submetidos a queda de asteroides regulares que apagam qualquer forma de vida que pode ser iniciada lá. Evidentemente, isto é puramente especulativo, assim como são outras coisas sobre o sistema TRAPPIST 1.

7 - Como iremos saber mais sobre os planetas?

Precisamos de telescópios mais poderosos para sondar exoplanetas como esses no sistema TRAPPIST 1. É a única maneira de aprender mais sobre eles. Enviar algum tipo de sonda para um sistema solar a 40 anos-luz de distância é algo que pode não acontecer por gerações.

Felizmente, telescópios mais poderosos estão a caminho. O Telescópio Espacial James Webb deve estar em operação em abril de 2019, e um dos seus objetivos é estudar exoplanetas. Ele vai nos dizer muito mais sobre as atmosferas dos exoplanetas distantes, e se eles podem ou não suportar a vida.


Outros telescópios, como o Giant Magellan Telescope (GMT) e o European Extremely Large Telescope (E-ELT), têm o potencial para capturar imagens de grandes exoplanetas, e exoplanetas possivelmente até mesmo do tamanho da Terra, como os do sistema de TRAPPIST. Estes telescópios vão ver a sua primeira luz dentro de dez anos.


Esta impressão artística mostra o European Extremely Large Telescope (E-ELT) em seu gabinete. O E-ELT será um telescópio de 39 metros de abertura que vai trabalhar no óptico e infravermelho. ESO / L. Calçada


Traduzido e adaptado de Universe Today