O trânsito de um exoplaneta potencialmente parecido com a Terra

Um grupo de pesquisadores do Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ), da Universidade de Tóquio, do Centro de Astrobiologia, entre outros, observou o trânsito de um exoplaneta potencialmente parecido com a Terra conhecido como K2-3d usando o instrumento MuSCAT acoplado ao telescópio de 18,8 metros do Observatório Astrofísico de Okayama.

© NAOJ (ilustração do sumário da pesquisa)

Um trânsito é um fenômeno no qual um planeta passa em frente da sua estrela progenitora, bloqueando uma pequena quantidade de luz da estrela, como uma sombra do planeta. Apesar de já terem sido observados milhares de trânsitos para outros planetas extrassolares, K2-3d é importante porque existe a possibilidade de que seja capaz de abrigar vida extraterrestre.

Através da observação detalhada do trânsito, usando a próxima geração de telescópios, como o TMT (Thirty Meter Telescope), os cientistas esperam poder estudar a atmosfera do planeta em busca de moléculas relacionadas com a vida, como por exemplo o oxigênio.

No entanto, com apenas as observações anteriores de telescópios espaciais, os cientistas não podem calcular com precisão o período orbital do planeta, o que torna mais difícil prever tempos exatos de trânsitos futuros. Foi possível medir o período orbital do planeta com uma grande precisão de aproximadamente 18 segundos. Isto melhorou muito a precisão da previsão para os futuros tempos do trânsito. Portanto, agora o momento exato para observar estes trânsitos será mais precisa com a próxima geração de telescópios. Este resultado é um passo importante na busca por vida extraterrestre no futuro.

O K2-3d é um exoplaneta localizado a cerca de 15 anos-luz de distância, descoberto pela missão K2 (Kepler 2) da NASA. O K2-3d tem 1,5 vezes o tamanho da Terra. Orbita a sua estrela, com metade do tamanho do Sol, a cada 45 dias, aproximadamente. Em comparação com a Terra, o planeta orbita muito perto da estrela (cerca de um-quinto da distância Terra-Sol). Mas, como a temperatura da estrela hospedeira é menor que a do Sol, os cálculos mostram que esta é a distância ideal para o planeta ter um clima relativamente quente como o da Terra. Há a possibilidade de que a água líquida possa existir à superfície do planeta, aumentando as hipóteses de vida extraterrestre.

A órbita do K2-3d está alinhada, de modo que a partir da Terra, transita (passa em frente) a sua estrela. Isto provoca diminuições curtas e periódicas no brilho estelar, pois o planeta bloqueia parte da luz. Este alinhamento permite com que a análise da composição atmosférica destes planetas, medindo com precisão a quantidade de luz bloqueada em diferentes comprimentos de onda.

A missão Kepler da NASA descobriu cerca de 30 planetas potencialmente habitáveis que também têm órbitas em trânsito, mas a maioria destes planetas orbitam estrelas mais tênues e distantes. Dada a sua proximidade com a Terra e o brilho da estrela, o K2-3d é um candidato mais interessante para estudos de acompanhamento detalhados. A diminuição de brilho da estrela hospedeira, provocado pelo trânsito do K2-3d, é pequena, apenas 0,07%. No entanto, espera-se que a próxima geração de grandes telescópios seja capaz de medir como esta diminuição de brilho varia com o comprimento de onda, permitindo estudar a composição atmosférica do planeta.

O período orbital do K2-3d é de aproximadamente 45 dias. Uma vez que o período de pesquisa da missão K2 é de apenas 80 dias para cada área do céu, os pesquisadores só conseguiram medir dois trânsitos nos dados do K2. Isto não é suficiente para medir com precisão o período orbital do planeta, assim a nas efemérides de trânsito haverá incertezas nos tempos previstos. Estas incertezas crescem à medida que tentam prever mais para o futuro. Portanto, foram necessárias observações adicionais do trânsito e ajustes das efemérides antes que os astrônomos perdessem os tempos do trânsito. Dada a importância do K2-3d, o telescópio espacial Spitzer observou dois trânsitos logo após a descoberta do planeta, elevando o total para quatro medições de trânsito. No entanto, a adição de uma única medição de trânsito, mais distante no futuro, pode ajudar a produzir uma efeméride significativamente melhorada.

Usando o telescópio refletor Okayama e o mais recente instrumento de observação, MuSCAT, a equipe observou um trânsito do K2-3d pela primeira vez com um telescópio terrestre. Embora uma diminuição de 0,07% no brilho esteja perto do limite do que pode ser observado com telescópios terrestres, a capacidade do MuSCAT em observar três bandas de comprimento de onda simultaneamente aumentou a sua capacidade para detectar o trânsito. Ao reanalisarem os dados do K2 e do Spitzer, em combinação com esta nova observação, foi melhorado consideravelmente a precisão das efemérides, determinando o período orbital do planeta até cerca de 18 segundos (1/30 da incerteza original). Estas efemérides melhoradas garantem que, quando a próxima geração de grandes telescópios entrarem em operação, saberemos exatamente quando observar os trânsitos. Assim, estes resultados ajudam a pavimentar o caminho para futuras pesquisas de vida extraterrestre.

A missão K2 da NASA continuará até pelo menos fevereiro de 2018 e espera-se que descubra mais planetas potencialmente habitáveis como K2-3d. Além disso, o sucessor do K2, o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), será lançado em dezembro de 2017. O TESS irá pesquisar o céu inteiro durante dois anos e deverá detectar centenas de planetas pequenos como K2-3d perto do nosso Sistema Solar. Para caracterizar uma "segunda Terra" usando a próxima geração de grandes telescópios, será importante medir as efemérides e características dos planetas com observações adicionais de trânsitos usando telescópios terrestres de tamanho médio. A equipe continuará usando o MuSCAT para pesquisas relacionadas com a futura procura por vida extraterrestre.

Fonte: National Astronomical Observatory of Japan