Pode ter sido descoberto um segundo exoplaneta em Proxima Centauri

Cientistas descobriram o que pensam ser um segundo planeta em órbita da estrela mais próxima do nosso Sistema Solar, Proxima Centauri, que ficou famosa em 2016 com a descoberta de um planeta "semelhante à Terra" em órbita, Proxima b.

© Lorenzo Santinelli (ilustração do sistema planetário em torno de Proxima Centauri)

Novas observações de Proxima Centauri tornaram possível revelar a presença do que está sendo descrito como um planeta candidato de baixa massa (pelo menos 5,8 vezes a massa da Terra), aproximadamente com metade do tamanho de Netuno, em órbita da estrela. Poderá ser uma super-Terra rochosa ou um "mini-Netuno" gasoso. Com uma órbita de 5,2 anos, provavelmente tem temperaturas na ordem dos -230 ºC, sendo demasiado frio para ser habitável.

A descoberta foi realizada por uma equipe internacional de pesquisadores da Universidade de Hertfordshire, Inglaterra, do INAF-Observatório Astrofísico de Turim, Itália, da Universidade de Creta e do Instituto de Astrofísica FORTH, Grécia.

A Proxima Centauri é uma estrela anã vermelha cerca de 8 vezes menor que o Sol. É a estrela mais próxima do Sistema Solar, a uma distância de 4,2 anos-luz. Os cientistas esperam que a descoberta possa eventualmente ajudar a nossa compreensão da composição de diferentes planetas e de como o Universo funciona.

Hugh Jones, professor de astrofísica na Universidade de Hertfordshire, comenta: "Graças à proximidade do planeta e à sua órbita a uma distância relativamente grande da sua estrela (1,5 UA), esta é uma das melhores chances possíveis de observação direta que permitirá a compreensão detalhada de outro exoplaneta. No futuro, Proxima c poderá tornar-se um possível alvo para um estudo mais direto do projeto Breakthrough StarShot, que será a primeira tentativa da humanidade de viajar para outro sistema estelar." O professor Jones, juntamente com Paul Bulter, da Instituição Carnegie para Ciência, foram responsáveis por produzir o conjunto de dados mais precisos para o projeto usando dados do espectrógrafo UVES acoplado ao Very Large Telescope (VLT) do ESO.

O professor Jones, que também fez parte da descoberta do planeta "tipo-Terra", Proxima b, explicou o processo: "Primeiro submetemos um artigo sobre a existência de Proxima b em fevereiro de 2013, embora só tenhamos obtido evidências suficientes para apoiar conclusivamente uma descoberta tão importante em 2016. As nossas observações contínuas e um melhor processamento de dados permitiram-nos discernir o sinal de Proxima c. Esperamos ansiosamente confirmar o sinal com novas instalações e descobrir quão semelhante ou diferente dos planetas do nosso Sistema Solar Proxima c realmente é."

A descoberta segue os recentes anúncios de um "Netuno frio" e de dois planetas potencialmente habitáveis encontrados em órbita de estrelas próximas, publicados na revista The Astrophysical Journal. A mesma técnica de espectrografia com o UVES também foi usada neste projeto.

A descoberta foi publicada na revista Science Advances.

Fonte: University of Hertfordshire

Novo método para descobrir atmosferas em mundos rochosos

Quando o telescópio espacial James Webb da NASA for lançado em 2021, uma das contribuições mais esperadas para a astronomia será o estudo dos exoplanetas. Uma das questões mais prementes da ciência exoplanetária é: será que um pequeno planeta rochoso, em órbita íntima de uma estrela anã vermelha, consegue reter uma atmosfera?

© STScI (exoplaneta rochoso em órbita de uma anã vermelha)

Uma equipe de astrônomos propõe um novo método de usar o telescópio espacial James Webb para determinar se um exoplaneta rochoso tem uma atmosfera. A técnica, que envolve a medição da temperatura do planeta enquanto passa por trás da sua estrela e volta depois a ser visível, é significativamente mais rápida do que os métodos tradicionais de detecção atmosférica, como a espectroscopia de transmissão.

"Descobrimos que o Webb podia facilmente inferir a presença ou ausência de uma atmosfera em torno de uma dúzia de exoplanetas rochosos com menos de 10 horas de tempo de observação por planeta," disse Jacob Bean da Universidade de Chicago.

Os astrônomos estão particularmente interessados em exoplanetas que orbitam estrelas anãs vermelhas por várias razões. Estas estrelas, menores e mais frias que o Sol, são o tipo mais comum de estrela na nossa Galáxia. Além disso, dado que as anãs vermelhas são pequenas, um planeta que passe à sua frente parece bloquear uma fração maior da luz estelar caso a estrela fosse maior, como o nosso Sol. Isto torna o planeta que orbita uma anã vermelha mais fácil de detectar por meio desta técnica de "trânsito".

As anãs vermelhas também produzem muito menos calor do que o nosso Sol, de modo que para desfrutar de temperaturas habitáveis, um planeta precisaria de orbitar muito perto de uma anã vermelha. Para estar na zona habitável - a área em torno da estrela onde pode existir água líquida à superfície de um planeta - o planeta tem que orbitar muito mais perto da estrela do que Mercúrio está do Sol. Como resultado, transitará a estrela mais frequentemente, facilitando observações repetidas.

Mas um planeta que orbita tão perto de uma anã vermelha está sujeito a condições adversas. As anãs vermelhas jovens são muito ativas, lançando enormes proeminências e erupções de plasma. A estrela também emite um forte vento de partículas carregadas. Todos estes efeitos podem potencialmente destruir a atmosfera de um planeta, deixando para trás uma rocha nua.

A perda atmosférica é crucial à habitabilidade dos planetas. Outra característica fundamental dos exoplanetas que orbitam perto de anãs vermelhas também o é para a nova técnica: espera-se que sofram bloqueio de maré, o que significa que têm sempre o mesmo lado voltado para a estrela. Como resultado, vemos diferentes fases do planeta em diferentes pontos da sua órbita. Quando cruza a face da estrela, vemos apenas o lado noturno do planeta. Mas quando está prestes a viajar para trás da estrela (um evento conhecido como eclipse secundário), ou quando está apenas emergindo de trás da estrela, podemos observar o lado diurno.

Se um exoplaneta rochoso não possuir atmosfera, o seu lado diurno será muito quente, assim como vemos com a Lua ou Mercúrio. No entanto, se um exoplaneta rochoso tiver uma atmosfera, espera-se que a presença desta mesma atmosfera diminua a temperatura diurna medida pelo telescópio espacial James Webb. Isto pode ser feito de duas maneiras. Uma atmosfera espessa pode transportar o calor do lado diurno para o lado noturno através de ventos. Uma atmosfera mais fina pode ainda conter nuvens, que refletem parte da luz estelar, diminuindo assim a temperatura do lado diurno do planeta.

"Sempre que acrescentamos uma atmosfera, estamos diminuindo a temperatura do lado diurno. Portanto, se virmos algo mais frio que rocha nua, inferiremos que provavelmente é sinal de uma atmosfera," explicou Daniel Koll do MIT (Massachusetts Institute of Technology).

O telescópio espacial James Webb é ideal para fazer estas medições porque possui um espelho muito maior do que outros telescópios, como o Hubble ou o Spitzer da NASA, que permite recolher mais luz e estudar os comprimentos de onda infravermelhas apropriados.

Os cálculos da equipe mostram que o telescópio espacial James Webb deverá ser capaz de detectar a assinatura de calor da atmosfera de um planeta num a dois eclipses secundários, apenas algumas horas de observação. Em contraste, a detecção de uma atmosfera através de observações espectroscópicas normalmente exige oito ou mais trânsitos para estes mesmos planetas.

A espectroscopia de transmissão, que estuda a luz estelar filtrada pela atmosfera do planeta, também sofre interferência devido a nuvens ou neblinas, que podem mascarar as assinaturas moleculares da atmosfera. Neste caso, o gráfico espectral, em vez de mostrar linhas de absorção pronunciadas devido a moléculas, seria essencialmente plano.

A linha plana pode significar que o Universo está repleto de planetas mortos que não têm atmosfera, ou que o Universo está repleto de planetas que têm atmosferas diversas, mas parecem todos iguais porque são nublados,

A equipe enfatizou que uma temperatura mais baixa do que o esperado para o lado diurno será uma pista importante, mas que não confirma a existência de uma atmosfera. Quaisquer dúvidas remanescentes sobre a presença de uma atmosfera podem ser descartadas com estudos de acompanhamento usando outros métodos como a espectroscopia de transmissão.

A verdadeira força da nova técnica será determinar qual a fração dos exoplanetas rochosos que provavelmente possui uma atmosfera. Aproximadamente uma dúzia de exoplanetas que são bons candidatos para este método foram detectados neste último ano. É provável que mais sejam encontrados quando o telescópio espacial James Webb ficar operacional.

O TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) está encontrando muitos destes planetas. 

O método do eclipse secundário tem uma limitação chave: funciona melhor em planetas demasiado quentes para estarem na zona habitável. No entanto, determinar se estes planetas quentes hospedam atmosferas tem implicações importantes para os planetas na zona habitável.

O telescópio espacial James Webb será o principal observatório científico espacial do mundo quando for lançado em 2021. Vai resolver mistérios do nosso Sistema Solar, olhar para mundos distantes em torno de outras estrelas e investigar as misteriosas estruturas e origens do nosso Universo e o nosso lugar nele.

Uma série de quatro artigos foram publicados no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: Jet Propulsion Laboratory

Encontrado sistema exoplanetário próximo com um mundo habitável

Uma equipe de astrônomos, liderada por pesquisadores do Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC), descobriu três novos planetas em órbita de uma estrela, um dos quais pode ter condições favoráveis à vida.

© U. Cornell/Jack Madden (ilustração do exoplaneta GJ 357d e sua estrela)

A descoberta foi possível com dados do satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA e com dados de vários observatórios terrestres, entre eles o observatório espanhol Calar Alto com o seu instrumento CARMENES.

Os planetas recém-descobertos orbitam uma estrela chamada GJ 357, uma anã vermelha com aproximadamente um-terço da massa e tamanho do Sol, e cerca de 40% mais fria. Este sistema está a 31 anos-luz de distância na direção da constelação de Hidra. A descoberta começou quando o TESS da NASA detectou a presença de um exoplaneta em trânsito.

Os pesquisadores usaram dados obtidos por vários observatórios terrestres para confirmar a presença do planeta e, durante este processo, descobriram dois planetas adicionais.

Dos três planetas descobertos, GJ 357d, o mais distante da estrela, é particularmente interessante para os cientistas. O planeta orbita a estrela a cada 55,7 dias a uma distância mais ou menos equivalente a 20% da distância entre a Terra e o Sol, e tem uma massa pelo menos 6,1 vezes a massa do nosso planeta. Embora a sua composição e tamanho ainda não sejam conhecidos, um planeta rochoso com esta massa medirá entre uma e duas vezes o tamanho da Terra.

"GJ 357d está situado na orla externa da zona habitável da sua estrela, onde recebe quase a mesma quantidade de energia estelar que Marte recebe do Sol," explica Diana Kossakowski, do Instituto Max Planck para Astronomia em Heidelberg, Alemanha.

Sem uma atmosfera, a temperatura média à sua superfície seria de –53 ºC, o que significa que será mais glacial do que habitável.

Um artigo complementar liderado por cientistas do Instituto Carl Sagan da Universidade de Cornell, que também inclui pesquisadores do IAC, analisa em detalhe as condições de habitabilidade do planeta. Se GJ 357d tiver uma atmosfera densa, rica em dióxido de carbono, poderá reter calor suficiente para aquecer o planeta e permitir a existência de água líquida à sua superfície. Além disso, seria possível detectar biomarcadores na sua atmosfera com a próxima geração de telescópios no espaço e no solo, como o JWST e o E-ELT, ambos em construção.

Os trânsitos observados com o TESS e que deram origem à descoberta deste sistema planetário, são devidos a GJ 357b, um planeta 22% maior do que a Terra. Orbita a sua estrela onze vezes mais perto do que Mercúrio orbita o Sol e tem uma temperatura de superfície perto dos 245º C. Embora não possa ter vida, nota-se que é o terceiro exoplaneta em trânsito mais próximo conhecido até agora, e um dos melhores planetas rochosos para medir a composição de qualquer atmosfera que possa possuir.

O planeta GJ 357c tem uma massa de pelo menos 3,4 vezes a da Terra, orbita a estrela a cada 9,1 dias a uma distância um pouco mais que o dobro de GJ 357b e tem uma temperatura superficial estimada aproximadamente de 127 ºC. O satélite TESS não observou trânsitos deste planeta, o que sugere que a sua órbita se encontra inclinada pelo menos 1º em relação ao planeta "Terra quente", de modo que nunca passa em frente da estrela a partir da nossa perspetiva.

Para confirmar a presença de GJ 357b e para descobrir os seus vizinhos exoplanetários, os pesquisadores usaram medições prévias da velocidade radial da estrela, o seu movimento ao longo da nossa linha de visão. Um planeta em órbita produz uma atração gravitacional na sua estrela, o que dá origem a um pequeno movimento, possibilitando detectar pequenas mudanças no espectro da estrela.

A equipe examinou dados do ESO e do Observatório de Las Campanas, ambos no Chile, do Observatório W.M. Keck no Havaí, e do Observatório Calar Alto, na Espanha, entre outros.

Os resultados foram publicados na revista Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

As estrelas nascem em silêncio

Esta imagem da galáxia Centaurus A foi obtida com o céu límpido pelo mais novo observatório operacional do ESO, o SPECULOOS (Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars), instalado no Observatório do Paranal no Chile.

© ESO/SPECULOOS (NGC 5128)

Este observatório de última geração está equipado com um conjunto de quatro telescópios de 1 metro, cada um com o nome de uma das quatro luas galileanas. Os telescópios SPECULOOS são vizinhos de dois dos telescópios mais poderosos do ESO, o Very Large Telescope (VLT) e o VISTA. O SPECULOOS pretende mapear até dez vezes mais estrelas anãs vermelhas do que o telescópio TRAPPIST (situado no Observatório de La Silla). Prevê-se estatisticamente que, desde modo, ele descobrirá pelo menos doze sistemas estelares de tamanho semelhante ao agora famoso sistema TRAPPIST-1.

A galáxia Centaurus A (NGC 5128) é um dos objetos mais brilhantes no céu noturno do Hemisfério Sul, localizado na constelação do Centauro. Foi descoberta em 1826 pelo astrônomo escocês James Dunlop no antigo Observatório de Parramata. A uma distância de 11 milhões de anos-luz, trata-se da galáxia com um núcleo ativo (AGN) mais próxima de nós. Os astrônomos pensam que originalmente uma galáxia elíptica colidiu com uma galáxia espiral relativamente menor, adquirindo assim a forma peculiar que vemos agora. A NGC 5128 possui uma impressionante coleção de estrelas. Nesta imagem podemos ver regiões de formação estelar vermelho/rosa em baixo à esquerda, aglomerados de estrelas azuis jovens no canto superior direito da imagem e faixas de poeira captadas com detalhes impressionantes.

Em direção ao centro da galáxia, restos de poeira cósmica estão sendo lentamente "engolidos" pelo buraco negro supermassivo, que tem uma massa de aproximadamente 100 milhões de vezes a massa do Sol. Esta acreção de matéria faz com que intensas ondas de rádio sejam emitidas pelo AGN.

Esta imagem foi obtida como uma das imagens de primeira luz dos telescópios SPECULOOS. As imagens de primeira luz são as primeiras imagens captadas por um telescópio quando este está em fase de comissionamento para operações científicas, para se garantir que esteja em boas condições de funcionamento e que as imagens estejam claras.

Fonte: ESO

Seguindo 'Oumuamua até ao seu local de origem

Uma equipe de astrônomos rastreou o objeto interestelar 'Oumuamua até várias possíveis estrelas hospedeiras.

© NASA/ESA/ESO/M. Kornmesser (ilustração do objeto interestelar 'Oumuamua)

O objeto foi descoberto no final de 2017, a primeira vez que os astrônomos foram capazes de observar um objeto astronômico de outro sistema estelar que visitou o nosso próprio Sistema Solar.

Bailer-Jones e colegas usaram dados do satélite de astrometria da ESA, Gaia, para encontrar quatro estrelas plausíveis onde 'Oumuamua pode ter começado a sua longa jornada, há mais de um milhão de anos atrás.

A descoberta do objeto interestelar agora conhecido como 'Oumuamua, em outubro de 2017, foi uma novidade: pela primeira vez, foi possível observar um objeto interestelar visitando o nosso Sistema Solar. Infelizmente, o visitante só foi avistado quando já estava de saída, mas os astrônomos ainda assim foram capazes de usar telescópios espaciais e terrestres para medir o movimento do objeto.

Agora, um grupo de astrônomos liderado por Coryn Bailer-Jones do Instituto Max Planck para Astronomia conseguiu retroceder o movimento de 'Oumuamua e identificar quatro estrelas candidatadas onde o objeto interestelar pode ter tido origem. Estudos anteriores já tinham tentado reconstruções parecidas da origem de 'Oumuamua, mas não haviam proposto candidatos plausíveis.

Estes estudos anteriores não continham um ingrediente crucial: em junho de 2018, um grupo liderado pelo astrônomo Marco Micheli, da ESA, mostrou que a órbita de 'Oumuamua dentro do Sistema Solar não era a de um objeto em queda livre, isto é, um objeto que se movia exclusivamente sob a influência da gravidade. Em vez disso, havia alguma aceleração adicional quando o objeto estava perto do Sol. A explicação provável que é 'Oumuamua tinha alguma aparência com um cometa costituído de gelo que, quando suficientemente aquecido pela luz solar, produz gás que, por sua vez, acelera o objeto de origem como um motor extremamente fraco de um foguete. Apesar de fraca, a liberação de gás não era visível em imagens como as dos cometas quando perto do Sol, é grande demais para ser ignorada quando traçando a órbita.

O novo estudo por Bailer-Jones e colegas tem em conta o modo como a órbita de 'Oumuamua mudou quando o objeto passou perto do Sol, fornecendo uma estimativa precisa da direção original do objeto, bem como da velocidade com que entrou no nosso Sistema Solar.

Isto pode resolver o problema de como 'Oumuamua entrou no Sistema Solar, mas e as estrelas que encontrou pelo caminho, e a sua gravidade combinada que teria influenciado a trajetória do objeto?

Para esta parte da reconstrução, Bailer-Jones usou um tesouro de dados que a missão Gaia da ESA divulgou no passado mês de abril, o DR2 (Data Release 2). Como líder de um dos grupos encarregados de preparar os dados do Gaia para uso pela comunidade científica, Bailer-Jones está muito familiarizado com este conjunto específico de dados. Em particular, DR2 inclui informações precisas sobre as posições, movimento no céu e paralaxe (como medida de distância) para 1,3 bilhões de estrelas. Para sete milhões delas, também temos informações sobre a velocidade radial, isto é, o seu movimento na nossa direção ou na direção oposta. Usando a base de dados astronômica Simbad, os astrônomos incluíram mais 220.000 estrelas no seu estudo, para o qual a velocidade radial está apenas disponível na base de dados Simbad.

Em seguida, ao observar um percurso aproximado: um cenário simplificado no qual tanto 'Oumuamua como todas as estrelas se movem em linhas retas, a velocidades constantes. A partir deste cenário, selecionaram cerca de 4.500 estrelas que eram candidatos promissores para um encontro mais próximo com 'Oumuamua. Então surgiu o próximo passo: traçar os movimentos anteriores destes candidatos e, para 'Oumuamua, usar uma versão suavizada da influência gravitacional de toda a matéria na nossa Galáxia.

Vários estudos já haviam sugerido que 'Oumuamua tinha sido expulso do sistema planetário da sua estrela progenitora durante a fase de formação planetária, onde existem muitos objetos de tamanho pequeno (planetesimais), os quais interagem com planetas gigantes no sistema. O lar do objeto tem provavelmente duas características fundamentais: o rastreamento da órbita de 'Oumuamua leva-nos diretamente ou, pelo menos, muito próximo da estrela de origem. Em adição, a velocidade relativa de 'Oumuamua e da sua estrela hospedeira devem ser, provavelmente e comparativamente, lentas; os objetos normalmente não são ejetados dos seus sistemas natais a grandes velocidades.

Bailer-Jones e colegas descobriram quatro estrelas que são possíveis candidatas a estrela hospedeira de 'Oumuamua. Todas as quatro são estrelas anãs. A que passou mais perto de 'Oumuamua, pelo menos há um milhão de anos, é a estrela anã avermelhada HIP 3757. Passou a cerca de 1,96 anos-luz. Dadas as incertezas não explicadas nesta reconstrução, este valor é suficientemente próximo para que 'Oumuamua tenha tido origem neste sistema planetário (caso a estrela tenha um). No entanto, a velocidade relativa comparativamente grande (cerca de 25 km/s) torna-a menos provável como lar de 'Oumuamua.

A próxima candidata, HD 292249, é parecida com o nosso Sol, estava um pouco mais afastada da trajetória do objeto há 3,8 milhões de anos, mas com uma velocidade relativa menor de 10 km/s. As duas candidatas adicionais encontraram 'Oumuamua há 1,1 e 6,3 milhões de anos, respetivamente, com velocidades e distâncias intermediárias. Estas estrelas já foram catalogadas anteriormente por outros levantamentos, mas pouco se sabe sobre elas.

A fim de expelir 'Oumuamua às velocidades observadas, o sistema natal precisaria de apresentar um planeta gigante adequado que pudesse atirar 'Oumuamua para as profundezas do espaço. Até agora, não foram detectados planetas em torno destas estrelas, mas considerando que nenhuma delas foi examinada intimamente em busca de planetas, isso poderá mudar no futuro.

O estudo também está limitado pelo número de velocidades radiais incluídas no segundo lançamento de dados do Gaia. O terceiro lançamento de dados, previsto para 2021, deverá fornecer este tipo de dados para uma amostra estelar dez vezes maior, o que poderá levar à identificação de candidatas adicionais. A procura pelo sistema original de 'Oumuamua continua. O estudo aqui divulgado apresenta candidatos interessantes, mas ainda não rastreamos o visitante interestelar até à sua casa.

Um artigo foi aceito para publicação no periódico Astronomical Journal.

Fonte: Max Planck Institute for Astronomy

Descoberto sistema com três planetas do tamanho da Terra

O Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC) e a Universidade de Oviedo divulgaram a descoberta de dois novos sistemas planetários. Um deles hospeda três planetas com o mesmo tamanho que a Terra.

© IAC/Gabriel Pérez Díaz (ilustração de um sistema planetário com três exoplanetas rochosos)

As informações sobre estes novos exoplanetas foram obtidas a partir dos dados recolhidos pela missão K2 do satélite Kepler da NASA, que teve início em novembro de 2013. O trabalho revela a existência de dois novos sistemas planetários detectados a partir dos eclipses que produzem na luz estelar das suas respetivas estrelas. A equipe de pesquisa liderada por Javier de Cos da Universidade de Oviedo e Rafael Rebolo do IAC, participam, juntamente com pesquisadores destes dois centros, outros da Universidade de Genebra e do Gran Telescopio Canarias (GTC).

O primeiro sistema exoplanetário está localizado ao redor da estrela K2-239, uma anã vermelha do tipo M3V a partir de observações feitas com o GTC, no Observatório Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma). Está situada na direção da constelação do Sextante a 50 parsecs (cerca de 160 anos-luz) do Sol. Tem um sistema compacto de pelo menos três planetas rochosos de tamanho semelhante à Terra (1,1; 1,0 e 1,1 raios terrestres) que orbitam a estrela a cada 5,2; 7,8 e 10,1 dias, respectivamente.

A outra estrela anã vermelha chamada K2-240 tem duas super-Terras com aproximadamente o dobro do tamanho do nosso planeta. A temperatura atmosférica das anãs vermelhas, em torno das quais estes planetas orbitam, é de 3.450 e 3.800 K, respectivamente, quase metade da temperatura do Sol. Estima-se que todos os planetas descobertos têm temperaturas superficiais dezenas de graus acima da temperatura da Terra devido à forte radiação que recebem nestas órbitas próximas em torno das suas estrelas.

As futuras campanhas de observação com o James Webb Space Telescope (JWST) vão caracterizar a composição das atmosferas dos planetas descobertos. As observações espectroscópicas com o instrumento ESPRESSO, instalado no Very Large Telescope (VLT) do ESO, ou com espectrógrafos futuros no GTC ou em novas instalações astronômicas com o Extremely Large Telescope (ELT) ou o Thirty Meter Telescope (TMT), serão cruciais para determinar as massas, densidades e propriedades físicas destes planetas.

O trabalho será publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Super-Terra potencialmente habitável é encontrada

A caça por habitabilidade fora do nosso Sistema Solar está em curso e não vai abrandar tão cedo.

© NASA/JPL-Caltech (ilustração de três planetas orbitando uma estrela anã vermelha)

A busca de exoplanetas não apenas promove a busca por vida extraterrestre, mas também nos ajuda a entender a formação e evolução de objetos celestes, incluindo aqueles próximos da Terra.

Com a ajuda de telescópios espaciais e terrestres, um grupo de pesquisadores que examinou estrelas anãs vermelhas perto da Terra identificou 15 novos exoplanetas, e um deles tem o potencial de hospedar água líquida.

A equipe de pesquisadores, liderada por Teruyuki Hirano, do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias do Instituto de Tecnologia de Tóquio, usou dados da sonda Kepler e observações do telescópio óptico Nórdico da Espanha e do telescópio Subaru no Havaí para realizar o estudo.

O destaque do estudo é K2-155, uma anã vermelha brilhante localizada a cerca de 200 anos-luz de distância da Terra. Os pesquisadores encontraram três super-Terras (planetas maiores que a Terra, mas menores que Netuno) orbitando a estrela, com o planeta mais distante, K2-155d, potencialmente em sua zona habitável. Medindo o raio do K2-155d, que é estimado em cerca de 1,6 vezes o raio da Terra, e usando uma simulação climática global 3-D, foi descoberto que é altamente provável que a água líquida possa existir em sua superfície.

No entanto, a equipe não pode dizer isso com certeza, porque o raio e a temperatura não medidos de sua estrela anfitriã podem afetar a habitabilidade do K2-155d, que também depende das suposições que entram na simulação. "Em nossas simulações, a atmosfera e a composição do planeta foram assumidas como sendo semelhantes à Terra, e não há garantia de que este seja o caso", disse Hirano.

Além de estudar o K2-155d, a equipe avaliou as semelhanças e diferenças entre planetas que orbitam estrelas do tipo solar, como o Sol, e planetas que orbitam anãs vermelhas. Eles descobriram que ambos os tipos de sistemas têm intervalos de raio semelhantes entre seus planetas, o que significa que nenhum deles é capaz de abrigar planetas com raios entre 1,5 a 2 vezes o da Terra. Os pesquisadores acreditam que esta lacuna pode ser devida à fotoevaporação, que livra os planetas do envelope externo da atmosfera se eles ficarem muito próximos da estrela hospedeira, liberando massa no processo.

Os pesquisadores também procuraram correlações entre a metalicidade (a quantidade de elementos mais pesados ​​que o hélio que eles contêm) de uma estrela hospedeira e os raios dos planetas em torno dela. Eles descobriram uma ausência de planetas grandes ao redor de estrelas hospedeiras com baixa metalicidade, como esperado. "Grandes planetas só são descobertos em torno de estrelas ricas em metal. E o que encontramos foi consistente com nossas previsões. Os poucos planetas com um raio de cerca de três vezes o da Terra foram encontrados em órbita das anãs vermelhas mais ricas em metal", disse Hirano.

Olhando para o futuro, os pesquisadores esperam usar o Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA, com lançamento previsto para 16 de abril, para realizar investigações de acompanhamento e observar órbitas e atmosferas planetárias em maior detalhe.

Os resultados foram publicados em dois artigos no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: Astronomy

Duas super-Terras ao redor de K2-18

Uma nova pesquisa, usando dados obtidos pelo ESO, revelou que um exoplaneta pouco conhecido de nome K2-18b poderá muito bem ser uma versão ampliada da Terra, e também foi descoberto pela primeira vez que o exoplaneta tem um vizinho.

© Alex Boersma (ilustração de dois exoplanetas em torno de sua estrela)

"Ser capaz de medir a massa e densidade de K2-18b foi tremendo, mas ainda descobrir um novo exoplaneta exigiu muita sorte e foi também impressionante," afirma Ryan Cloutier, estudante de doutoramento do Centro Scarborough para Ciência Planetária do Departamento de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Toronto e do iREx (Institute for Research on Exoplanets) da Universidade de Montreal.

Ambos os planetas orbitam K2-18, uma anã vermelha localizada a aproximadamente 111 anos-luz de distância na direção da constelação de Leão. Quando o planeta K2-18b foi descoberto pela primeira vez em 2015, determinou-se que orbitava dentro da zona habitável da estrela, tornando-se num candidato ideal para ter água líquida à superfície, um elemento fundamental para abrigar condições para a vida como a conhecemos.

Os dados usados pelos cientistas foram efetuados pelo instrumento HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) acoplado ao telescópio de 3,6 metros do Observatório La Silla do ESO, no Chile. O HARPS permite medir velocidades radiais de estrelas, que são afetadas pela presença de planetas, medições estas obtidas com a máxima precisão atualmente disponível. Por isso, este instrumento permite a detecção de planetas muito pequenos ao seu redor.

A fim de descobrir se K2-18b era uma versão ampliada da Terra (principalmente rocha), ou uma versão reduzida de Netuno (principalmente gás), os astrônomos tiveram primeiro que descobrir a massa do planeta, usando as medições de velocidade radial obtidas com o HARPS. Obtendo a massa e o raio, é possível medir a densidade do planeta e consequentemente determinar se ele é rochoso ou gasoso.

Depois de usar uma abordagem simulação computacional para descobrir a massa, os pesquisadores conseguiram determinar que o planeta ou é principalmente rochoso com uma pequena atmosfera gasosa, como a da Terra, mas maior, ou um planeta principalmente oceânico com uma espessa camada de gelo por cima.

Com os dados atuais, os pesquisadores não conseguiram distinguir entre estas duas possibilidades. Mas com o telescópio espacial James Webb (JWST), possibilitará investigar a atmosfera e ver se é extensa ou se é um planeta coberto por água.

O JWST, que será lançado em 2019, será fundamental na obtenção de uma variedade de dados para o estudo do Sistema Solar do início do Universo e dos exoplanetas. O K2-18b é agora um dos melhores alvos para estudo atmosférico.

Foi ao olhar através dos dados de K2-18b que Cloutier notou algo incomum. Além de um sinal que ocorria a cada 39 dias a partir da rotação de K2-18, e um que ocorre a cada 33 dias da órbita de K2-18b, ele notou um sinal diferente que ocorria a cada nove dias. A observação deste sinal inicial era uma boa indicação de que havia aqui outro planeta.

Cloutier colaborou com uma equipa internacional de investigadores do Observatório Astronómico da Universidade de Genebra, do iREx, da Universidade de Grenoble, da Universidade de Toronto e da Universidade do Porto.

Apesar do recém-descoberto planeta K2-18c estar mais perto da sua estrela, e de provavelmente ser demasiado quente para estar na zona habitável, tal como K2-18b, também parece ser uma super-Terra, o que significa que tem uma massa semelhante à do nosso planeta.

A pesquisa será publicada na revista Astronomy & Astrophysics.

Fonte: University of Toronto

Descoberto exoplaneta com a massa da Terra ao redor da estrela Ross 128

Foi descoberto um exoplaneta temperado do tamanho da Terra a apenas 11 anos-luz de distância do Sistema Solar.

© ESO/M. Kornmesser (ilustração do exoplaneta Ross 128 b em torno de sua estrela)

O novo mundo, designado por Ross 128 b, é o segundo planeta temperado mais próximo a ser detectado depois de Proxima b. Trata-se também do planeta mais próximo a ser descoberto em torno de uma estrela anã vermelha inativa, o que aumenta a probabilidade deste planeta poder potencialmente sustentar vida. O Ross 128 b será o alvo principal do Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, o qual terá a capacidade de procurar marcadores biológicos na atmosfera do planeta.

O exoplaneta Ross 128 b, que orbita a estrela anã vermelha Ross 128 a cada 9,9 dias, foi descoberto com o auxílio do instrumento HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), o caçador de planetas único do ESO, instalado no Observatório de La Silla, no Chile. Acredita-se que este exoplaneta seja temperado, com uma temperatura superficial que poderá também ser parecida com a da Terra. A estrela Ross 128 é a estrela próxima “mais calma” que abriga um exoplaneta temperado.

“Esta descoberta baseia-se em mais de uma década de monitoramento intenso por parte do HARPS, juntamente com técnicas de redução e análise de dados de vanguarda. Só o HARPS tem demonstrado uma tal precisão, permanecendo o melhor instrumento de velocidades radiais, mesmo após 15 anos de operações,” diz Nicola Astudillo-Defru, do Observatório de Genebra, na Suíça.

As anãs vermelhas encontram-se entre as estrelas mais frias e fracas do Universo, sendo também as mais comuns. São, por isso, bons alvos para a procura de exoplanetas, sendo cada vez mais estudadas. Um planeta numa órbita próxima de uma estrela anã vermelha de pequena massa exerce um maior efeito gravitacional sobre a estrela do que um planeta semelhante situado numa órbita mais afastada de uma estrela mais massiva como o Sol. O resultado é que esta velocidade radial é muito mais fácil de detectar. No entanto, o fato das anãs vermelhas serem mais tênues, torna mais difícil colectar sinal suficiente para fazer as medições muito precisas que são necessárias.

Muitas estrelas anãs vermelhas, incluindo Proxima Centauri, ejetam ocasionalmente plumas de material que banham os planetas que se encontram em seu órbita com radiação ultravioleta e raios X. No entanto, Ross 128 é uma estrela muito mais calma e, por isso, os seus planetas podem ser os mais próximos conhecidos que poderão sustentar vida de modo confortável.

Apesar de se situar atualmente a 11 anos-luz de distância da Terra, Ross 128 move-se na nossa direção, esperando-se que seja a nossa vizinha mais próxima daqui a apenas 79.000 anos, um piscar de olhos em termos cósmicos. Nesse momento, Ross 128 b destronará Proxima b, tornando-se o exoplaneta mais próximo da Terra!

Com dados do HARPS, a equipe descobriu que Ross 128 b se encontra numa órbita 20 vezes mais próxima da sua estrela do que a Terra do Sol. Apesar da proximidade, Ross 128 b recebe apenas 1,38 vezes mais luz do que a Terra, o que resulta numa temperatura de equilíbrio estimada entre -60º C e 20º C, graças à natureza fria e tênue da sua pequena estrela anã vermelha progenitora, que apresenta apenas cerca de metade da temperatura de superfície do Sol. Embora os cientistas envolvidos na descoberta considerem Ross 128 b um planeta temperado, não se sabe se ele se situa no interior, no exterior ou na periferia da zona habitável, onde pode existir água líquida na superfície do planeta. A zona habitável é definida pelo domínio de órbitas em torno de uma estrela, nas quais um planeta pode ter uma temperatura apropriada para que possa existir água líquida à sua superfície.

Os astrônomos estão detectando cada vez mais exoplanetas temperados, sendo que a próxima fase será estudar as suas atmosferas, composições e química com mais detalhe. A detecção de marcadores biológicos, como por exemplo o oxigênio, nas atmosferas dos planetas mais próximos, constituirá um enorme passo em frente.

“Novas infraestruturas no ESO desempenharão um papel crucial na construção de um censo de planetas com a massa da Terra favoráveis a serem caracterizados. Em particular, o NIRPS, o braço infravermelho do HARPS, aumentará a eficiência na observação de anãs vermelhas, as quais emitem a maior parte da sua radiação no infravermelho. Por fim, o ELT proporcionará a oportunidade de observar e caracterizar uma grande fração destes planetas,” conclui Xavier Bonfils, do Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble, na França.

Este trabalho será publicado na revista especializada Astronomy & Astrophysics.

Fonte: ESO

Atmosfera poderá não sobreviver na órbita de Proxima b

Proxima b, um planeta do tamanho da Terra fora do nosso Sistema Solar, situado na zona habitável da sua estrela, pode não ser capaz de manter sua atmosfera, deixando a superfície exposta à nociva radiação estelar e reduzindo o seu potencial de habitabilidade.

© Ricardo Ramirez/James Jenkins (Proxima b próximo de sua estrela)

A apenas 4 anos-luz de distância, Proxima b é o nosso vizinho extrassolar mais próximo. No entanto, devido ao fato de que não pode ser visto passando em frente da sua estrela progenitora, a atmosfera do exoplaneta não pode ser estudada recorrendo aos métodos habituais. Em vez disso, os cientistas apoiam-se em modelos para entender se o exoplaneta é habitável.

Um destes modelos de computador considerou o que aconteceria se a Terra orbitasse Proxima Centauri, a nossa vizinha estelar mais próxima e a estrela hospedeira de Proxima b, na mesma órbita que Proxima b. O estudo sugere que a atmosfera da Terra não sobreviveria em íntima proximidade com a violenta anã vermelha. A pesquisa foi apoiada pela NExSS da NASA, liderando a busca de vida em exoplanetas, e pelo Instituto de Astrobiologia da NASA.

Só porque a órbita de Proxima b o coloca na zona habitável, que é a distância à estrela hospedeira onde a água permanece em estado líquido à superfície de um planeta, isso não significa que é habitável. Não leva em conta, por exemplo, se a água existe realmente no planeta, ou se uma atmosfera consegue sobreviver naquela órbita. As atmosferas também são essenciais para a vida como a conhecemos: uma atmosfera ideal permite a regulação do clima, a manutenção de uma pressão superficial favorável à água, a proteção contra o perigoso clima espacial e a presença dos blocos de construção química da vida.

O modelo de computador usou a atmosfera, o campo magnético e a gravidade da Terra como homólogos para Proxima b. Foi calculada também a quantidade de radiação que Proxima Centauri produz em média, com base em observações do observatório de raios X Chandra da NASA. Com estes dados, o modelo simula como a intensa radiação estelar e as frequentes proeminências afetam a atmosfera do exoplaneta.

"A questão é, que percentagem da atmosfera já foi perdida, e quão depressa ocorre este processo? comenta Ofer Cohen, cientista espacial da Universidade de Massachusetts. "Com esta estimativa, podemos calcular quanto tempo leva para a atmosfera escapar completamente e comparar este valor com o tempo de vida do planeta."

Uma estrela anã vermelha ativa como Proxima Centauri retira atmosfera quando a extrema radiação ultravioleta altamente energética ioniza os gases atmosféricos, quebrando os elétrons e produzindo partículas carregadas. Neste processo, os elétrons recém-formados ganham energia suficiente para poderem escapar facilmente à gravidade do planeta e saírem da atmosfera.

As cargas opostas atraem-se, de modo que quando os elétrons carregados negativamente deixam a atmosfera, criam uma poderosa separação de carga que puxa com eles íons carregados positivamente, para o espaço.

Na zona habitável de Proxima Centauri, Proxima b sofre ataques de extrema radiação ultravioleta, centenas de vezes mais fortes do que os que a Terra recebe do Sol. Esta radiação fabrica energia suficiente para ionizar não apenas as moléculas mais leves, o hidrogênio, como também, ao longo do tempo, elementos mais pesados como o oxigênio e o nitrogênio.

O modelo mostra que a poderosa radiação de Proxima Centauri "drena" uma atmosfera parecida à da Terra até 10.000 vezes mais depressa do que acontece na nossa Terra propriamente dita.

Este cálculo foi baseado na atividade média da estrela hospedeira; não considera variações como o aquecimento extremo na atmosfera da estrela ou as violentas perturbações estelares sobre o campo magnético do exoplaneta, que podem fornecer ainda mais radiação ionizante e escape atmosférico.

Para entender como o processo pode variar, os cientistas analisaram outros dois fatores que agravam a perda atmosférica. Primeiro, consideraram a temperatura da atmosfera neutra, chamada termosfera. Descobriram que à medida que a termosfera aquece com a radiação estelar, a fuga atmosférica aumenta.

Os cientistas também consideraram o tamanho da região sobre a qual a fuga atmosférica tem lugar, chamada calota polar. Os planetas são mais sensíveis aos efeitos magnéticos nos polos magnéticos. Quando as linhas do campo magnético nos polos se fecham, a calota polar é limitada e as partículas carregadas permanecem presas perto do planeta. Por outro lado, ocorre uma maior fuga quando as linhas do campo magnético estão abertas, proporcionando uma via unidirecional para o espaço.

Sendo as temperaturas mais altas da termosfera e um campo magnético completamente aberto, Proxima b pode perder uma quantidade equivalente ao total da atmosfera da Terra em 100 milhões de anos, apenas uma fração dos atuais 4 bilhões de anos de Proxima b. Quando os cientistas assumiram as temperaturas mais baixas e um campo magnético fechado, esta mesma massa escapa ao longo de mais de 2 bilhões de anos.

"As coisas tornam-se interessantes caso um exoplaneta consiga manter sua atmosfera, mas as perdas atmosféricas de Proxima b são tão altas que a habitabilidade é improvável," salienta Jeremy Drake, astrofísico do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. "No geral, isto põe em causa a habitabilidade de planetas em torno de anãs vermelhas similares."

As anãs vermelhas como Proxima Centauri ou TRAPPIST-1 são frequentemente alvo de caças exoplanetárias, porque são as estrelas mais frias, menores e as mais comuns da Galáxia. Dado que são mais frias e mais tênues, os planetas têm que permanecer em órbitas íntimas para que a água líquida esteja presente.

Mas, a menos que a perda atmosférica seja contrariada por algum outro processo, como uma enorme quantidade de atividade vulcânica ou bombardeamentos cometários, esta proximidade ocorrerá com maior frequência e não será promissora para a sobrevivência ou sustentabilidade de uma atmosfera.

O estudo foi publicado na revista The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Goddard Space Flight Center

Sinais de rádio estranhos detectados em uma estrela próxima

Os astrônomos têm ouvido ondas de rádio do espaço há décadas. Além de ser um meio comprovado de estudar estrelas, galáxias, quasares e outros objetos celestiais, a radioastronomia é uma das principais maneiras pelas quais os cientistas procuraram sinais de inteligência extraterrestre (ETI). E enquanto nada definitivo foi encontrado até à data, houve uma série de incidentes que levantaram esperanças de encontrar um "sinal alienígena".

© ESO/M. Kornmesser/N. Risinger (ilustração do sistema Ross 128)

No caso mais recente, cientistas do Observatório Arecido anunciaram recentemente a detecção de um sinal de rádio estranho proveniente de Ross 128, um sistema de estrelas anãs vermelhas localizado apenas a 11 anos-luz da Terra. Como sempre, isso provocou a especulação de que o sinal poderia ser evidência de uma civilização extraterrestre, enquanto a comunidade científica pediu ao público que não espere.

A descoberta foi parte de uma campanha realizada por Abel Méndez, diretor do Laboratório de Habitabilidade Planetária (PHL) em Peurto Rico e Jorge Zuluaga da Faculdade de Ciências Exatas e Naturais da Universidade de Antioquia, na Colômbia. Inspirado pelas recentes descobertas em torno de Proxima Centauri e TRAPPIST-1, a campanha GJ 436 baseou-se em dados do Observatório de Arecibo para procurar sinais de exoplanetas em torno de estrelas anãs vermelhas próximas.

No decorrer de analisar dados de sistemas de estrelas como Gliese 436, Ross 128, Wolf 359, HD 95735, BD +202465, V* RY Sex e K2-18, que foram reunidos entre abril e maio de 2017, foi notado algo bastante interessante. Basicamente, os dados indicaram que um sinal de rádio inexplicado estava vindo de Ross 128.

"Duas semanas após estas observações, percebemos que havia alguns sinais muito peculiares no espectro dinâmico de 10 minutos que obtivemos de Ross 128 (GJ 447), observado 13 de maio às 00:53:55 UTC. Os sinais consistiam em pulsos quase não periódicos de banda larga sem polarização com características de dispersão muito fortes. Acreditamos que os sinais não são interferências locais de radiofrequência (RFI), uma vez que são únicos para Ross 128 e as observações de outras estrelas imediatamente antes e depois não mostraram nada semelhante," descreveu Méndez.

Depois de ter percebido este sinal, cientistas do Observatório de Arecibo e astrônomos do Search for Extra-Terrestrial Intelligence (SETI) se uniram para realizar um estudo de acompanhamento da estrela. Isso foi efetuado no dia 16 de julho deste ano, utilizando a série Allen Telescope Array do SETI e o Green Bank Telescope do National Radio Astronomy Observatory (NRAO).

Eles também realizaram observações da estrela de Barnard naquele mesmo dia para ver se eles podiam notar comportamentos semelhantes provenientes deste sistema estelar. Isto foi feito em colaboração com o projeto Red Dots, uma campanha do European Southern Observatory (ESO), que também está comprometida em encontrar exoplanetas em torno de estrelas anãs vermelhas. Este programa é o sucessor da campanha Pale Red Dot também do ESO, que foi responsável por descobrir Proxima b no verão passado.

Foi observado com sucesso ontem, com a ajuda do SETI Berkeley e o Green Bank Telescope, um segundo sinal proveniente de Ross 128. Os dados destes observatórios estão sendo coletados e processados, e os resultados devem ser anunciados até o final da semana.

Enquanto isso, os cientistas apresentaram várias explicações possíveis sobre o que poderia estar causando o sinal. Existem três grandes possibilidades que os cientitas estão considerando: (1) emissões de Ross 128 semelhantes a erupções solares de Tipo II, (2) emissões de outro objeto no campo de visão de Ross 128, ou apenas (3) explosão de um satélite em órbita, que são rápidos para sair do campo de visão. Os sinais são provavelmente muito fracos para outros radiotelescópios do mundo e o FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope) está atualmente em calibração.

Infelizmente, cada uma destas possibilidades tem suas próprias desvantagens. No caso de um erupção solar de Tipo II, estas são conhecidas por frequências muito mais baixas, e a dispersão deste sinal parece ser incompatível com este tipo de atividade. No caso de possivelmente vir de outro objeto, nenhum objeto (planetas ou satélites) foi detectado dentro do campo de visão de Ross 128 até o momento, tornando isso improvável também.

Por isso, este sinal continua sendo um mistério, e outras observações são necessárias para esclarecer a natureza das emissões de rádio.

Fonte: Planetary Habitability Laboratory

Observando um relacionamento estelar volátil

Na biologia, a "simbiose" refere-se a dois organismos que vivem próximos e interagem entre si. Os astrônomos estudaram há muito tempo uma classe de estrelas simbióticas, que coexistem de maneira semelhante.

© CfA/Chandra/Mt. Lemmon SkyCenter (R Aquarii)

Usando dados do observatório de raios X da Chandra da NASA e outros telescópios, os astrônomos estão adquirindo uma melhor compreensão de quão volátil pode ser este relacionamento estelar próximo.

A R Aquarii (R Aqr, na forma abreviada) é uma das mais conhecidas estrelas simbióticas. Localizada na constelação de Aquarius, ela está uma distância de cerca de 710 anos-luz da Terra, suas mudanças de brilho foram percebidas a olho nu há quase mil anos. Desde então, os astrônomos estudaram este objeto e determinaram que R Aqr não é uma estrela, mas duas: uma anã branca pequena e densa e uma estrela vermelha e gigante.

A estrela gigante vermelha tem suas próprias propriedades interessantes. Em bilhões de anos, nosso Sol se transformará em uma gigante vermelha uma vez que esvazie o combustível nuclear de hidrogênio em seu núcleo e começa a se expandir e esfriar. A maioria das gigantes vermelhas são plácidas, mas algumass pulsam com períodos entre 80 e 1.000 dias como a estrela Mira e sofrem grandes mudanças de brilho. Este subconjunto de gigantes vermelhas é chamado de "variáveis ​​Mira".

A gigante vermelha em R Aqr é uma variável de Mira e sofre mudanças constantes no brilho por um fator de 250 durante sua pulsação, ao contrário de sua companheira anã branca que não pulsa. Há outras diferenças marcantes entre as duas estrelas. A anã branca é cerca de dez mil vezes mais fraca do que a gigante vermelha. A anã branca tem uma temperatura superficial de cerca de 20.000 K enquanto a variável Mira tem uma temperatura de cerca de 3.000 K. Além disso, a anã branca é um pouco menos massiva do que sua companheira, mas porque é muito mais compacta, o campo gravitacional é mais forte. A força gravitacional da anã branca absorve as camadas externas da variável Mira.

Ocasionalmente, material suficiente se acumulará na superfície da anã branca para desencadear a fusão termonuclear de hidrogênio. A liberação de energia deste processo pode produzir uma nova, uma explosão assimétrica que sopra as camadas externas da estrela em velocidades de dezesseis milhões de quilômetros por hora ou mais, bombeando energia e material para o espaço. Um anel externo de material fornece pistas sobre esta história de erupções. Os cientistas pensam que uma nova explosão no ano 1073 produziu este anel. A evidência para esta explosão vem de dados de telescópio óptico, de registros coreanos de uma estrela na posição de R Aqr em 1073 e informações de núcleos de gelo da Antártida. Um anel interno foi gerado por uma erupção no início dos anos 1770. Os dados ópticos (vermelho) em uma nova imagem composta de R Aqr mostram o anel interno. O anel externo é aproximadamente duas vezes maior do que o anel interno, mas é muito fraco para ser visível nesta imagem.

Em 1999 com o lançamento do Chandra, os astrônomos começaram a usar o telescópio de raios X para monitorar o comportamento de R Aqr, dando-lhes uma melhor compreensão do seu comportamento nos últimos anos. Os dados do Chandra (azul) nesta imagem composta revelam um jato de emissão de raios X que se estende para a parte superior esquerda. Os raios X provavelmente foram gerados por ondas de choque causadas ​​pelo material envolvente que atinge o jato.

Como os astrônomos fizeram observações da R Aqr com Chandra ao longo dos anos, em 2000, 2003 e 2005, eles viram mudanças neste jato. Especificamente, as bolhas de emissão de raios X estão se afastando do par estelar a velocidades de cerca de 2,25 e 3 milhões de quilômetros por hora. Apesar de viajar a uma velocidade mais lenta do que o material ejetado pela nova, os jatos encontram pouco material e não diminuem a velocidade. Por outro lado, a questão da nova varrer muito mais material e diminuir significativamente, é explicado devido os anéis não serem muito maiores do que os jatos.

© CfA (evolução dos jatos na R Aqr)

Usando as distâncias das bolhas do binário e assumindo que as velocidades permaneceram constantes, uma equipe de cientistas do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) em Cambridge, Massachusetts, estimou que as erupções nas décadas de 1950 e 1980 produziram as gotas. Estas erupções foram menos energéticas e não tão brilhantes quanto a nova explosão em 1073.

Em 2007, uma equipe liderada por Joy Nichols do CfA relatou a possível detecção de um novo jato em R Aqr usando os dados Chandra. Isso implica que outra erupção ocorreu no início dos anos 2000. Se estes eventos menos poderosos e mal compreendidos repetirem a cada poucas décadas, o próximo será devido nos próximos 10 anos.

Alguns sistemas de estrelas binárias contendo anãs brancas foram observados para produzir novas explosões em intervalos regulares. Se R Aqr é uma destas novas recorrentes, e o espaçamento entre os eventos 1073 e 1773 se repete, a nova explosão não deve ocorrer novamente até a década de 2470. Durante este evento, o sistema pode se tornar várias centenas de vezes mais brilhante, tornando-o facilmente visível a olho nu e colocando-o entre as várias dezenas de estrelas mais brilhantes.

Um acompanhamento próximo deste casal estelar será importante para tentar entender a natureza de sua relação volátil.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

A ameaça da habitabilidade de planetas perto de anãs vermelhas

Atualmente, as estrelas anãs frias são alvos da caça exoplanetária.

© STScI/G. Bacon (ilustração de uma estrela anã vermelha orbitada por um exoplaneta hipotético)

As descobertas de exoplanetas nas zonas habitáveis ​​dos sistemas TRAPPIST-1 e LHS 1140, por exemplo, sugerem que os mundos do tamanho da Terra podem circundar bilhões de estrelas anãs vermelhas, o tipo de estrela mais comum em nossa galáxia. Mas, como o nosso próprio Sol, muitas destas estrelas deflagram intensas explosões. As anãs vermelhas são tão propícias à vida, ou estas erupções tornam as superfícies inóspitas de qualquer planetas em órbita?

Para abordar esta questão, uma equipe de cientistas vasculhou 10 anos de observações em ultravioleta através do telescópio espacial Galaxy Evolution Explorer (GALEX) da NASA, procurando por aumentos repentinos no brilho das estrelas devido às erupções. As erupções emitem radiação através de uma ampla faixa de comprimentos de onda, com uma fração significativa de sua energia total liberada na região do ultravioleta. Ao mesmo tempo, as anãs vermelhas das quais surgem as erupções são relativamente escuras no ultravioleta. Este contraste, combinado com a sensibilidade a mudanças rápidas dos detectores do GALEX, permitiu a medida de eventos com menos energia total do que muitas fendas previamente detectadas. Isso é importante porque, embora individualmente menos enérgicos e, portanto, menos hostis à vida; erupções menores podem ser muito mais frequentes e se somam ao longo do tempo para criar um ambiente inóspito.

Para detectar e medir com precisão estas erupções, a equipe teve que analisar dados em intervalos de tempo muito curtos. A partir de imagens com tempos de exposição de quase meia hora, a equipe conseguiu revelar variações estelares que duraram apenas alguns segundos.

O projeto chamado gPhoton reprocessou mais de 100 terabytes de dados do GALEX mantidos no Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST), localizado no Space Telescope Science Institute. A equipe usou software personalizado para pesquisar várias centenas de estrelas anãs vermelhas, sendo detectadas dezenas de explosões.

As erupções detectadas pelo GALEX são semelhantes em intensidade com produzidas pelo nosso Sol. No entanto, devido um exoplaneta ter que orbitar muito mais perto de uma estrela anã vermelha e fria para manter uma temperatura favorável à vida tal como a conhecemos, tais planetas seriam submetidos a mais energia das explosões do que a Terra.

Grandes erupções podem arrebatar a atmosfera de um planeta. A forte luz ultravioleta das erupções que penetra na superfície de um planeta pode danificar os organismos ou impedir que a vida surja.

Atualmente, os pesquisadores estão examinando as estrelas observadas pelas missões GALEX e Kepler para procurar erupções similares. A equipe espera eventualmente encontrar centenas de milhares de erupções escondidas nos dados do GALEX.

"Esses resultados mostram o valor de uma missão de pesquisa como o GALEX, que foi instigado a estudar a evolução das galáxias através do tempo cósmico e agora está tendo um impacto no estudo de planetas habitáveis ​​próximos", disse Don Neill, pesquisador da Caltech em Pasadena , Que fazia parte da colaboração GALEX. "Nós não antecipamos que GALEX seria usado para exoplanetas quando a missão foi projetada".

Instrumentos novos e poderosos como o telescópio espacial James Webb da NASA, programado para lançamento em 2018, serão necessários para estudar atmosferas de planetas orbitando as estrelas anãs vermelhas próximas e procurar sinais de vida. Mas, à medida que os pesquisadores levantam novas questões sobre o cosmos, os arquivos de dados de missões anteriores, como os realizados no MAST, continuam produzindo novos e excitantes resultados científicos.

Estes resultados foram apresentados no encontro da American Astronomical Society em Austin, Texas.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Descoberta super-Terra na zona habitável de estrela fria

Uma equipe internacional liderada por pesquisadores do Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC), usando o método de velocidade radial, descobriu um possível planeta rochoso na orla da zona habitável de uma estrela anã vermelha.

© IAC/Gabriel Pérez (ilustração da super-Terra GJ625b e da sua estrela progenitora)

Apenas são conhecidas algumas dezenas de planetas deste tipo e a sua detecção foi possível devido ao espectrógrafo HARPS-N acoplado ao Telescópio Nazionale Galileo (TNG) de 3,6 metros no Observatório Roque de Los Muchachos, em La Palma.

Há apenas 25 anos atrás, não sabíamos de nenhum planeta situado além do Sistema Solar. Hoje temos uma lista com mais de 3.500 exoplanetas confirmados em torno de outras estrelas. Existem várias técnicas de detecção e uma das mais usadas é a técnica de velocidade radial. Esta envolve a medição de mudanças na posição e velocidade de uma estrela quando uma estrela e um planeta em órbita rodam em torno do seu centro de gravidade comum. Dependendo das massas relativas dos dois objetos, a gravidade determinará a magnitude da mudança na velocidade da estrela, que pode ser medida usando o seu espectro observado.

Com este método, um estudo conduzido pelos pesquisadores Alejandro Suárez Mascareño do IAC-Observatório de Genebra, Jonay González Hernández (IAC) e Rafael Rebolo (IAC) levou à descoberta de um planeta com uma massa entre duas e três vezes a da Terra, planeta este que poderá ser rochoso. Esta é a sexta super-Terra mais próxima do nosso Sistema Solar na zona habitável da sua estrela, uma anã vermelha que está entre as 100 estrelas mais próximas do Sol. Este trabalho contou também com a participação do Instituto Nazionale di Astrofísica (INAF) e do Institut d'Estudis Espaciais de Catalunya (IEEC).

Este planeta é particularmente interessante devido à sua proximidade. Está a apenas 21 anos-luz de distância, na nossa vizinhança cósmica, e é um dos menos massivos das "super-Terras" conhecidas que, está situado na zona habitável da estrela GJ625 (Gliese 625), uma anã vermelha. Apesar de serem o tipo mais comum de estrelas no Universo e também hospedarem planetas, só conhecemos apenas algumas centenas de exoplanetas em seu redor. A maioria foi descoberta em órbita de estrelas muito mais distantes, usando o método de trânsito, no qual um planeta provoca um pequeno "eclipse" quando passa em frente da estrela. Em contraste, apenas alguns planetas rochosos foram descobertos em torno de estrelas próximas com a técnica de velocidade radial e muito poucos encontrados nas zonas habitáveis.

Um dos projetos que esta equipe científica está realizando, a fim de estudar exoplanetas em torno de anãs vermelhas próximas do Sol, é HADES, um programa no qual o espectrógrafo de alta resolução HARPS-N detectou esta super-Terra. Este instrumento observou a anã vermelha durante três anos e mediu as pequenas variações na sua velocidade radial provocadas pela gravidade do planeta.

Com os 151 espectros que obtiveram, inferiram que o planeta demora cerca de 14 dias para completar uma órbita em torno da sua estrela. "Tendo em conta que GJ625 é uma estrela relativamente fria, o planeta está situado à beira da sua zona habitável, na qual a água líquida pode existir à superfície. Na verdade, dependendo da cobertura de nuvens da atmosfera e da sua rotação, poderá ser potencialmente," explica Alejandro Suárez Mascareño.

"No futuro, serão essenciais novas campanhas de observação fotométrica para tentar detectar o trânsito deste planeta em torno da sua estrela, dada a proximidade ao Sol. É provável que existem outros planetas rochosos em torno de GJ625, mais próximos e mais afastados da estrela, e dentro da zona habitável, que vamos continuar tentando encontrar," comenta Jonay González Hernández.

A detecção de um trânsito permitirá determinar o seu raio e a sua densidade, e caracterizar a sua atmosfera devido à luz transmitida observada usando espectrógrafos de alta resolução ou em telescópios da próxima geração no hemisfério norte, como o Thirty Meter Telescope (TMT).

Os resultados deste trabalho foram aceitos para publicação no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Descoberto exoplaneta em trânsito na zona habitável de uma estrela

Um exoplaneta em órbita de uma estrela anã vermelha, situada a 40 anos-luz de distância da Terra, pode ser o novo detentor do título “melhor local para procurar sinais de vida para além do Sistema Solar".

© M. Weiss/CfA (exoplaneta rochoso LHS 1140b)

Com o auxílio do instrumento HARPS montado em La Silla, e outros telescópios em todo o mundo, uma equipe internacional de astrônomos descobriu uma “super-Terra” em órbita na zona de habitabilidade de uma estrela anã vermelha. A zona de habitabilidade define-se como uma zona na órbita de uma estrela onde um planeta possui temperatura adequada para que possa existir água líquida à sua superfície. Este mundo é um pouco maior do que a Terra, mas possui mais massa e muito provavelmente ainda mantém sua atmosfera. Este aspecto, juntamente com o fato de passar em frente da sua estrela hospedeira ao longo da sua órbita, torna-o num dos mais interessantes alvos futuros para estudos atmosféricos.

A recentemente descoberta super-Terra LHS 1140b orbita na zona de habitabilidade de uma fraca estrela anã vermelha, chamada LHS 1140, situada na constelação da Baleia. As anãs vermelhas são menores e mais frias que o Sol e, embora LHS 1140b esteja dez vezes mais próximo da sua estrela do que a Terra está do Sol, recebe apenas cerca de metade da luz de sua estrela, quando comparado com a Terra, situando-se no meio da zona de habitabilidade. A partir da Terra vemos a sua órbita quase de perfil e quando o exoplaneta passa em frente da estrela bloqueia um pouco da luz estelar emitida, algo que acontece uma vez por órbita, a cada 25 dias.

“Trata-se do exoplaneta mais interessante que descobrimos na última década,” explica o autor principal deste estudo Jason Dittmann, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (Cambridge, EUA). “Não podíamos desejar um melhor alvo para realizar uma das maiores buscas da ciência, a procura de vida fora da Terra.”

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

Apesar do planeta se situar numa zona onde a vida tal como a conhecemos pode potencialmente existir, este corpo celeste não entrou muito provavelmente nesta região antes de 40 milhões de anos após a formação da estrela anã vermelha. Durante esta fase, o exoplaneta pode ter estado sujeito ao passado ativo e volátil da sua estrela progenitora. Uma anã vermelha pode facilmente remover a água da atmosfera de um planeta que está se formando na sua vizinhança, levando a um efeito de estufa descontrolado, semelhante ao que observamos em Vênus.

Para que a vida tal como a conhecemos possa existir, um planeta tem que ter água em sua superfície e possuir atmosfera. Sabe-se que quando as anãs vermelhas são jovens emitem radiação que pode ser prejudicial às atmosferas dos planetas que as orbitam. Neste caso, o grande tamanho do planeta aponta para que um oceano de magma possa ter existido na sua superfície durante milhões de anos. Este oceano de lava fervente pode ter alimentado a atmosfera com vapor, muito depois da estrela ter atingido o seu atual estado calmo e de brilho constante, tendo assim fornecido água ao planeta.

A descoberta foi inicialmente feita pela infraestrutura MEarth, que detectou os primeiros apagões característicos na luz estelar quando o planeta passa em frente à estrela. O instrumento HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) do ESO fez em seguida as cruciais observações de acompanhamento que confirmaram a presença de um exoplaneta do tipo super-Terra. O HARPS também ajudou a determinar o período orbital e permitiu que tanto a massa do exoplaneta como a sua densidade fossem deduzidas.

Os astrônomos estimaram que a idade do planeta é pelo menos de 5 bilhões de anos e deduziram também que tem um diâmetro 1,4 vezes maior do que o da Terra, quase 18.000 km. A massa é cerca de 7 vezes maior que a da Terra e por isso a sua densidade é muito mais elevada, o que aponta para que o exoplaneta seja muito provavelmente constituído por rochas com um núcleo denso de ferro.

Esta super-Terra pode ser a melhor candidata descoberta até agora para futuras observações para estudar e caracterizar a sua atmosfera, se esta existir. Dois dos membros europeus da equipe, Xavier Delfosse e Xavier Bonfils, ambos no CNRS e no IPAG em Grenoble, França, concluem: “O sistema LHS 1140 pode vir a ser um alvo ainda mais importante para a futura caracterização de planetas na zona de habitabilidade do que o Proxima b ou o TRAPPIST-1. Este tem sido um ano extraordinário no que concerne descobertas de exoplanetas!”

O planeta em órbita de Proxima b encontra-se muito mais próximo da Terra, mas muito provavelmente não transita em frente à sua estrela, o que torna muito difícil determinar se possui ou não uma atmosfera. Contrariamente ao sistema TRAPPIST-1, não se encontraram mais exoplanetas em torno de LHS 1140. Pensa-se que os sistemas com planetas múltiplos sejam comuns em torno de anãs vermelhas, pelo que é possível que exoplanetas adicionais não tenham sido detectados até agora por serem muito pequenos.

Em particular, observações a serem realizadas em breve com o telescópio espacial Hubble da NASA/ESA mostrarão exatamente quanta radiação de alta energia está sendo enviada para LHS 1140b, por isso a sua capacidade de poder suportar vida poderá ser melhor limitada.

Num futuro não muito distante,quando novos telescópios como o Extremely Large Telescope do ESO estiverem operacionais, é muito provável que possamos fazer observações detalhadas das atmosferas de exoplanetas e o LHS 1140b é um candidato excepcional para tais estudos.

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “A temperate rocky super-Earth transiting a nearby cool star”, de J. A. Dittmann et al., que foi publicado hoje na revista Nature.

Fonte: ESO

Descoberta uma super-Terra numa estrela próxima

O estudante de doutoramento Alejandro Suárez Mascareño, do Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC) e da Universidade de La Laguna, e os orientadores da sua tese Rafael Rebolo e Jonay Isaí González Hernández descobriram uma super-Terra, GJ 536 b, cuja massa possui cerca de 5,4 massas terrestres, em órbita de uma estrela próxima muito brilhante.

© IAC/Gabriel Pérez (ilustração do exoplaneta GJ 536 b e sua estrela)

Este exoplaneta não está dentro da zona habitável da estrela, mas o seu curto período orbital de 8,7 dias e a luminosidade da sua estrela, uma anã vermelha bastante fria e próxima do Sol, localizada a 32,7 anos-luz da Terra, tornam-no num candidato atraente para uma análise da sua composição atmosférica. Durante esta pesquisa foi também descoberto um ciclo de atividade magnética, parecido com o do Sol, mas mais curto, de 3 anos.

"Até agora, o único planeta que encontramos foi GJ 536 b mas continuamos a monitorando a estrela para ver se descobrimos outros companheiros. Os planetas rochosos são normalmente encontrados em grupos, especialmente ao redor de estrelas deste tipo, e estamos confiantes que podemos encontrar outros planetas em órbitas mais distantes da estrela, com períodos entre 100 dias até alguns anos. Estamos preparando um programa de monitoramento para trânsitos deste novo exoplaneta a fim de determinar o seu raio e densidade média," comenta Alejandro Suárez Mascareño.

"Este exoplaneta rochoso está orbitando uma estrela muito mais pequena e fria que o Sol, mas está suficientemente próxima e é suficientemente brilhante. Também é observável nos hemisférios norte e sul, de modo que é muito interessante para espectrógrafos futuros de alta estabilidade e, em particular, para a possível deteção de outro planeta rochoso na zona habitável da estrela," comenta Jonay Isaí González.

"Para detectar o planeta, tivemos que medir a velocidade da estrela com uma precisão na ordem de um metro por segundo. Com a construção do novo instrumento ESPRESSO, codirigido pelo IAC, vamos melhorar essa precisão por um fator de dez e seremos capazes de estender a nossa busca para planetas com condições muito parecidas às da Terra, em torno desta e de outras estrelas vizinhas," afirma Rafael Rebolo.

O planeta foi detectado num esforço conjunto entre o IAC e o Observatório de Genebra, usando o espectrógrafo HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Seeker) acoplado ao telescópio de 3,6 do ESO em La Silla (Chile) e o HARPS Norte, no Telescópio Nacional Galileu no Observatório Roque de los Muchachos, Garafia (La Palma).

O estudo foi aceito para publicação na revista Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Preferencialmente, planetas do tamanho da Terra com muita água

Simulações de computador, por astrofísicos da Universidade de Berna, da formação de planetas em órbita na zona habitável de estrelas de baixa massa, como Proxima Centauri, mostram que são mais propensos a ser aproximadamente do tamanho da Terra e a conter grandes quantidades de água.

© STScI/MIT (ilustração de dois exoplanetas passando em frente da sua estrela hospedeira)

Em agosto de 2016, o anúncio da descoberta de um exoplaneta terrestre orbitando na zona habitável de Proxima Centauri estimulou a imaginação dos especialistas e do público em geral. Afinal de contas, esta é a estrela mais próxima do Sol apesar de ser dez vezes menos massiva e 500 vezes menos luminosa. Esta descoberta, juntamente com a de maio de 2016 de um planeta parecido em órbita de uma estrela ainda mais leve (TRAPPIST-1), convenceu os astrônomos de que as anãs vermelhas podem ser as anfitriãs de uma grande população de planetas parecidos com a Terra.

Como é que estes objetos são? Qual a sua constituição?

Yann Alibert e Willy Benz do Swiss NCCR PlanetS e do Center of Space and Habitability (CSH) da Universidade de Berna realizaram as primeiras simulações de computador da população de planetas que se espera orbitarem estrelas dez vezes menos massivas que o Sol.

"Os nossos modelos conseguem reproduzir planetas semelhantes com os observados recentemente em termos de massa e período," explica Yann Alibert. "Curiosamente, descobrimos que os planetas em órbitas íntimas em torno deste tipo de estrelas são de pequeno tamanho. Normalmente, variam entre 0,5 e 1,5 raios terrestres com um pico próximo do raio da Terra. As descobertas futuras vão dizer-nos se estamos corretos!" comenta o pesquisador.

Além disso, os astrofísicos determinaram o teor de água dos planetas em órbita da sua pequena hospedeira na zona habitável. Descobriram que, considerando todos os casos, cerca de 90% dos planetas contêm mais do que 10% de água. Em comparação: a água corresponde a apenas 0,02% da massa total da Terra. Assim, a maioria destes planetas alienígenas são, literalmente, mundos de água! A situação pode até ser ainda mais extrema caso os discos protoplanetários, a partir dos quais estes planetas se formam, perdurem mais tempo do que o previsto nos modelos. Em qualquer caso, estes planetas estariam cobertos por oceanos muito profundos, no fundo dos quais, devido à enorme pressão, a água estaria na forma de gelo.

A água é necessária para a vida como a conhecemos. Será que estes planetas podem ser, de fato, habitáveis?

"Pensa-se que a água líquida é um ingrediente essencial, mas água em abundância também pode ser desfavorável," afirma Willy Benz. Em estudos anteriores, os cientistas de Berna mostraram que um demasiado alto conteúdo de água pode impedir a regulação da temperatura à superfície e desestabilizar o clima. "Mas esse seria um cenário para a Terra, aqui lidamos com planetas consideravelmente mais exóticos que podem ser submetidos a um ambiente de radiação muito mais extremo, e/ou encontrarem-se em rotação síncrona," acrescenta.

Para dar início aos seus cálculos, os cientistas consideraram uma série de algumas centenas a milhares de estrelas de baixa massa e ao redor de cada uma um disco protoplanetário de gás e poeira. Os planetas são formados pela acreção deste material. Alibert e Benz assumiram que, no início, em cada disco encontravam-se 10 embriões planetários com uma massa inicial igual à massa da Lua. Ao fim de alguns dias de processamento de computador, para cada sistema, o modelo calculou como estes embriões localizados aleatoriamente cresceram e migraram. O tipo de planetas que se formaram depende da estrutura e evolução dos discos protoplanetários.

"Habitável ou inabitável, o estudo de planetas em órbita de estrelas de baixa massa trará, provavelmente, novos e excitantes resultados, melhorando o nosso conhecimento da formação, evolução e habitabilidade planetária," resume Willy Benz. Dado que estas estrelas são consideravelmente menos luminosas do que o Sol, os planetas podem estar muito mais próximos da estrela antes da sua temperatura à superfície se tornar demasiado elevada para a existência de água líquida. Se ao considerar que este tipo estelar também representa a esmagadora maioria de estrelas na vizinhança solar e que os planetas íntimos são, atualmente, mais fáceis de detectar e estudar, compreende-se a importância da existência desta população de planetas parecidos com a Terra.

O resultado do estudo que foi aceito para publicação na revista Astronomy and Astrophysics.

Fonte: University of Bern