Detectada uma nova super-Terra em torno de estrela anã vermelha

Nos últimos anos, tem havido um estudo exaustivo de estrelas anãs vermelhas para encontrar exoplanetas em órbita.

© IAC/G. P. Díaz (ilustração de super-Terra em torno da anã vermelha GJ 740)

As estrelas têm temperaturas superficiais efetivas entre 2.400 e 3.700 K (mais de 2.000 graus mais frias que o Sol), e massas entre 0,08 e 0,45 massas solares. Neste contexto, uma equipa de pesquisadores do IAC (Instituto de Astrofísica das Canárias), especializado na procura por planetas em torno deste tipo de estrelas, descobriu uma super-Terra orbitando a estrela GJ 740, uma anã vermelha situada a cerca de 36 anos-luz da Terra.

O exoplaneta orbita a sua estrela com um período de 2,4 dias e a sua massa é cerca de 3 vezes a da Terra. Dado que a estrela está tão perto do Sol, e o planeta tão perto da sua estrela, esta nova super-Terra pode ser objeto de pesquisas futuras com telescópios de diâmetro muito grande no final desta década. 

"Este é o planeta com o segundo período orbital mais curto em torno deste tipo de estrela. A massa e o período sugerem um planeta rochoso, com um raio de aproximadamente 1,4 raios terrestres, que poderá ser confirmado em observações futuras com o satélite TESS," explica Borja Toledo Padrón, pesquisador do IAC. 

Os dados também indicam a presença de um segundo planeta com um período orbital de nove anos, e uma massa comparável à de Saturno (perto de 100 massas terrestres), embora o seu sinal de velocidade radial possa ser devido ao ciclo magnético da estrela (semelhante ao do Sol), de modo que são necessários mais dados para confirmar que o sinal é devido à presença de um planeta. 

A missão Kepler, reconhecida como uma das mais bem-sucedidas na detecção de exoplanetas pelo método de trânsito (que é a busca por pequenas variações no brilho de uma estrela provocadas pela passagem de um planeta entre esta e o nosso ponto de vista), descobriu um total de 156 novos planetas em torno de estrelas frias. A partir dos seus dados, estimou-se que este tipo de estrelas abriga uma média de 2,5 planetas com períodos orbitais de menos de 200 dias.

"A busca por novos exoplanetas em torno de estrelas frias é impulsionada pela menor diferença entre a massa do planeta e a massa da estrela em comparação com estrelas em classes espectrais mais quentes (o que facilita a detecção dos sinais dos planetas), bem como o grande número deste tipo de estrelas na nossa Galáxia," comenta Borja Toledo Padrón. 

As estrelas frias também são um alvo ideal para a busca de planetas pelo método de velocidade radial. Este método baseia-se na detecção de pequenas variações na velocidade de uma estrela devido à atração gravitacional de um planeta em órbita, usando observações espectroscópicas. Desde a descoberta em 1998 do primeiro sinal de velocidade radial de um exoplaneta em torno de uma estrela fria, até agora, foram descobertos um total de 116 exoplanetas em torno desta classe de estrelas usando o método da velocidade radial. 

"A principal dificuldade deste método está relacionada com a intensa atividade magnética deste tipo de estrela, que pode produzir sinais espectroscópicos muito semelhantes aos de um exoplaneta," diz Jonay I. González Hernández, pesquisador do IAC. 

O estudo faz parte do projeto HADES (HArps-n red Dwarf Exoplanet Survey), no qual o IAC está colaborando com o IEEC-CSIS (Institut de Ciències de l’Espai) da Catalunha, e o programa italiano GAPS (Global Architecture of Planetary Systems), cujo objetivo é a detecção e caracterização de exoplanetas em torno de estrelas frias, nos quais estão sendo usados o HARPS-N, no TNG (Telescopio Nazionale Galileo) do Observatório Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma). 

Os resultados do estudo foram publicados no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

A habitabilidade dos planetas em torno de anãs vermelhas velhas

Os planetas que orbitam perto das estrelas mais abundantes e duradouras da nossa Via Láctea podem ser menos hospitaleiros para a vida do que se pensava.

© NASA (ilustração da Estrela de Barnard)

Um novo estudo usando o observatório de raios X Chandra e o telescópio espacial Hubble da NASA examinou a anã vermelha chamada Estrela de Barnard, que tem mais ou menos 10 bilhões de anos, mais do dobro da idade atual do Sol. 

As anãs vermelhas são muito mais frias e menos massivas do que o Sol, e espera-se que vivam muito mais tempo porque não consomem o seu combustível tão depressa. A Estrela de Barnard é uma das estrelas mais próximas, a uma distância de apenas 6 anos-luz. 

As anãs vermelhas jovens, com idades inferiores a alguns bilhões de anos, são conhecidas como fortes fontes de radiação altamente energética, incluindo rajadas de radiação ultravioleta e raios X. No entanto, os cientistas sabem menos sobre quanta radiação prejudicial as anãs vermelhas emitem mais tarde nas suas vidas. 

As novas observações concluíram que aproximadamente 25% do tempo, a Estrela de Barnard libera proeminências escaldantes, que podem danificar a atmosfera dos planetas que orbitam perto. Embora o seu único planeta conhecido não tenha temperaturas habitáveis, este estudo acrescenta evidências de que as anãs vermelhas podem apresentar sérios desafios para a vida nos seus planetas. 

As anãs vermelhas são os tipos mais comuns de estrelas, e os seus tamanhos pequenos tornam-nas favoráveis para o estudo de planetas em órbita. A Estrela de Barnard é um ótimo estudo de caso para aprender o que acontece em particular com as anãs vermelhas mais velhas. 

As observações da Estrela de Barnard com o telescópio espacial Hubble, realizadas em março de 2019, revelaram duas proeminências ultravioletas altamente energéticas, e as observações do Chandra em junho de 2019 revelaram uma em raios X. Ambas as observações duraram cerca de 7 horas. 

Esta alta atividade é surpreendente para uma anã vermelha velha. Os astrônomos então estudaram o que estes resultados significam para planetas rochosos que orbitam na zona habitável de uma anã vermelha como a Estrela de Barnard. 

Qualquer atmosfera formada no início da história de um planeta na zona habitável provavelmente sofreu erosão devido à radiação altamente energética da estrela durante a sua juventude volátil. Mais tarde, no entanto, as atmosferas dos planetas podem regenerar-se à medida que a estrela se torna menos ativa com a idade. Este processo de regeneração pode ocorrer por gases liberados por impactos de material sólido ou gases liberados por processos vulcânicos. 

No entanto, a investida de proeminências poderosas como as aqui relatadas, ocorrendo repetidamente ao longo de centenas de milhões de anos, pode erodir qualquer atmosfera regenerada em planetas rochosos na zona habitável. Isto reduziria a hipótese destes mundos suportarem vida. 

Devido a estas descobertas surpreendentes de proeminências, os pesquisadores consideraram outras possibilidades de vida em planetas que orbitam anãs vermelhas velhas como a Estrela de Barnard. 

Embora os planetas na zona habitável tradicional possam não ser capazes de manter a sua atmosfera devido ao clima estelar, os astrônomos podem estender as suas buscas por planetas a distâncias maiores da estrela hospedeira, onde as doses de radiação altamente energética são mais baixas. A estas distâncias maiores, é possível que o efeito estufa de gases que não o dióxido de carbono, como o hidrogênio, permita a existência de água líquida. 

Até agora foram confirmados mais de 4.000 exoplanetas, e muitos orbitam anãs vermelhas. Entender o que torna os planetas habitáveis é do interesse dos cientistas no campo da astrobiologia, que estuda a origem da vida na Terra e onde pode existir no Sistema Solar e além. Os pesquisadores está atualmente estudando a radiação altamente energética de muitas outras anãs vermelhas para determinar se a Estrela de Barnard é típica. 

Se a maioria das anãs vermelhas seja hostil à vida, conclui-se que pode ser que planetas em torno de estrelas mais massivas, como o nosso próprio Sol, podem ser o local ideal para procurar mundos habitados com a próxima geração de telescópios. 

A Estrela de Barnard tem 16% da massa do Sol e o seu planeta conhecido tem um massa três vezes a da Terra, orbitando a uma distância mais ou menos equivalente à separação Mercúrio-Sol. 

O artigo que descreve estes resultados foi publicado no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Exoplanetas não estão tão protegidos de proeminências estelares

Uma estrela próxima, hospedeira de dois (e possivelmente três) planetas, foi inicialmente considerada silenciosa.

© STScI/D. Player (anã vermelha desbasta a atmosfera de exoplaneta)

Este atributo é almejado porque cria um ambiente seguro para os seus planetas, especialmente aqueles que podem estar na "zona habitável", onde a água líquida pode existir às suas superfícies e a vida pode ser possível. Mas os astrônomos da Universidade Estatal do Arizona anunciaram que esta estrela próxima não é assim tão calma. 

A estrela, chamada GJ 887 (ou Gliese 887), é uma das estrelas M mais brilhantes do céu. As estrelas M são estrelas vermelhas de baixa massa que superam, em número, as estrelas como o nosso Sol por um fator superior a 10, orbitadas pela grande maioria dos planetas na nossa Galáxia. 

A GJ 887 foi inicialmente destacada pelo ambiente espacial aparentemente calmo que fornece aos planetas recentemente descobertos. No monitoramento pelo TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA, uma missão para procurar planetas localizados além do nosso Sistema Solar, a estrela estranhamente não exibiu proeminências detectáveis ao longo de 27 dias de observações contínuas. E a ausência de proeminências é uma qualidade que favorece a sobrevivência de atmosferas em planetas que orbitam a estrela e, portanto, a potencial vida nesses planetas. 

Mas os astrônomos Parke Loyd e Evgenya Shkolnik da Escola de Exploração da Terra e do Espaço da Universidade Estatal do Arizona tinham as suas dúvidas sobre o comportamento de GJ 887. Analisando os dados arquivados do telescópio espacial Hubble, descobriram que GJ 887 na verdade tem proeminências horárias. 

Mas como é que identificaram esta diferença? Usando luz ultravioleta distante, Loyd, Shkolnik e colaboradores foram capazes de ver enormes picos de brilho provocados por proeminências estelares. 

Dado que existem em tão grandes números, as estrelas M como GJ 887 desempenham um papel importante na busca da humanidade para entender onde a Terra se encaixa no grande "jardim zoológico" de planetas no Universo e na busca por vida em outros planetas. 

Mas há um senão. As estrelas M são propensas a perturbar as atmosferas dos seus planetas com muita atividade estelar. Também podem ter duas faces, parecendo calmas no visível, como foi observado com a missão TESS. Na realidade, podem estar repletas de proeminências que são claramente aparentes no ultravioleta, que possui fótons muito mais energéticos do que no visível. E cada proeminência tem o potencial de bombardear os planetas da estrela com uma tempestade magnética e uma chuva de partículas velozes, aumentando as chances de que as atmosferas dos planetas de GJ 887 tenham sido desbastadas há muito tempo atrás. 

Embora o monitoramento ultravioleta das estrelas M tenha muito valor, os recursos que os astrônomos têm que dedicar a tais observações são atualmente limitados. Felizmente, existem planos em andamento para missões que podem ajudar a preencher esta lacuna, incluindo uma missão CubeSat liderada pela Universidade Estatal do Arizona de nome SPARCS (Star-Planet Activity Research CubeSat). Esta missão fornecerá aos astrônomos o tempo de observação que necessitam para captar as erupções ultravioleta das estrelas M e medir a frequência com que ocorrem, levando a uma maior compreensão das estrelas e planetas na nossa Galáxia.

Um artigo foi publicado recentemente na revista Research Notes of the American Astronomical Society.

Fonte: Arizona State University

Descobertas duas super-Terras em órbita de anã vermelha próxima

Os exoplanetas mais próximos fornecem-nos as melhores oportunidades para estudos detalhados, incluindo a busca por evidências de vida localizadas além do Sistema Solar.

© Mark Garlick (ilustração do sistema multiplanetário Gliese 887)

Uma pesquisa liderada pela Universidade de Göttingen, Alemanha, por astrônomos do projeto RedDots, detectou um sistema de super-Terras em órbita da estrela próxima Gliese 887, a anã vermelha mais brilhante do céu. As super-Terras são exoplanetas com uma massa maior do que a da Terra, mas substancialmente inferior às dos nossos gigantes gelados locais, Urano e Netuno. As super-Terras recém-descobertas ficam perto da zona habitável da anã vermelha, onde a água pode existir no estado líquido, e podem ser mundos rochosos.

A equipe de astrônomos do RedDots monitorou a anã vermelha usando o espectrógrafo HARPS do ESO no Chile. Usaram uma técnica chamada "oscilação Doppler", que lhes permite medir as pequenas oscilações da estrela provocadas pela atração gravitacional dos planetas. Os sinais regulares correspondem a órbitas de apenas 9,3 e 21,8 dias, indicando duas super-Terras, Gliese 887b e Gliese 887c, ambas maiores que a Terra e movendo-se rapidamente, muito mais depressa que Mercúrio. Os cientistas estimam que a temperatura de Gliese 887c seja de aproximadamente 70ºC.

Gliese 887 é uma das estrelas mais próximas do Sol, a cerca de 11 anos-luz de distância. É muito mais tênue e tem aproximadamente metade do tamanho do nosso Sol, o que significa que a zona habitável está muito mais próxima de Gliese 887 do que a distância Terra-Sol. 

O RedDots descobriu mais dois fatos interessantes sobre Gliese 887. O primeiro é que a anã vermelha tem muito poucas manchas estelares, ao contrário do nosso Sol. Se Gliese 887 fosse tão ativa quanto o nosso Sol, é provável que um vento estelar forte, ou seja, o fluxo de material que pode erodir a atmosfera de um planeta, simplesmente varresse as atmosferas dos planetas. Isto significa que os planetas recém-descobertos podem reter as suas atmosferas ou ter atmosferas mais espessas que a da Terra, e potencialmente hospedar vida, mesmo que GJ887 receba mais luz do que a Terra. O outro aspecto interessante é que o brilho de Gliese 887 é quase constante. Portanto, será relativamente fácil detectar as atmosferas do sistema de super-Terras, tornando-o um alvo principal do telescópio espacial James Webb, o sucessor do telescópio espacial Hubble.

A Dra. Sandra Jeffers, da Universidade de Göttingen e autora principal do estudo, conclui: "Estes planetas vão fornecer as melhores possibilidades para estudos mais detalhados, incluindo a busca por vida fora do nosso Sistema Solar."

Os resultados foram publicados na revista Science.

Fonte: University of Göttingen

Descoberto um exoplaneta em órbita de jovem estrela única

Há mais de uma década que os astrônomos procuram planetas em órbita de AU Microscopii, uma estrela próxima ainda rodeada por um disco de detritos deixado para trás durante a sua formação.

© NASA/Chris Smith (ilustração do planeta AU Mic b)

Agora, os cientistas usaram dados do TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) e do aposentado telescópio espacial Spitzer para relatar a descoberta de um planeta tão grande quanto Netuno que completa uma órbita em torno da jovem estrela em pouco mais de uma semana.

O sistema, conhecido pela abreviação AU Mic, fornece um laboratório único para estudar como os planetas e as suas atmosferas se formam, evoluem e interagem com as suas estrelas.

AU Mic é uma estrela anã vermelha e fria, com uma idade estimada entre 20 a 30 milhões de anos, sendo pelo menos 150 vezes mais nova que o nosso Sol. A estrela é tão jovem que brilha principalmente do calor gerado quando a sua própria gravidade a puxou para dentro e comprimiu. Menos de 10% da energia da estrela vem da fusão do hidrogênio em hélio no seu núcleo, o processo que alimenta estrelas como o nosso Sol.

O sistema está localizado a 31,9 anos-luz de distância na direção da constelação do hemisfério sul de Microscópio. Faz parte de uma coleção próxima de estrelas chamada Grupo Móvel de Beta Pictoris, cujo nome refere-se a uma estrela maior e mais quente, do tipo-A, que abriga dois planetas e também é rodeada por um disco de detritos.

Embora os sistemas tenham a mesma idade, os seus planetas são marcadamente diferentes. O planeta AU Mic b quase que abraça a sua estrela, completando uma órbita a cada 8,5 dias. Tem menos de 58 vezes a massa da Terra, colocando-o na categoria de mundos semelhantes a Netuno. Beta Pictoris b e c, no entanto, são pelo menos 50 vezes mais massivos do que Au Mic b e levam 21 e 3,3 anos, respetivamente, orbitando a sua estrela.

Pensa-se que AU Mic b se formou longe da estrela e migrou para dentro até à sua órbita atual, algo que pode acontecer à medida que os planetas interagem gravitacionalmente com um disco de gás ou com outros planetas. Por outro lado, a órbita de Beta Pictoris b não parece ter migrado muito. As diferenças entre estes sistemas com idades semelhantes podem mostrar a formação e migração dos planetas.

A detecção de planetas em torno de estrelas como AU Mic representa um desafio particular. Estas estrelas tempestuosas possuem fortes campos magnéticos e podem estar cobertas por manchas estelares, ou seja, regiões mais frias, mais escuras e altamente magnetizadas parecidas com as manchas solares, que frequentemente desencadeiam fortes explosões estelares. Tanto as manchas como as suas proeminências contribuem para as mudanças de brilho da estrela.

Em julho e agosto de 2018, quando o TESS estava observando AU Mic, a estrela produziu várias erupções, algumas das quais eram mais poderosas do que as mais fortes já registadas no Sol. Os pesquisadores realizaram uma análise detalhada para remover estes efeitos dos dados do TESS.

Quando um planeta passa em frente da sua estrela, da perspetiva da Terra, um evento denominado trânsito, a sua passagem provoca uma distinta queda de brilho estelar. O TESS monitora grandes áreas do céu durante 27 dias de cada vez. Durante este longo olhar, as câmaras da missão captaram regularmente instantâneos que permitem com que os cientistas rastreiem alterações no brilho estelar.

Quedas regulares no brilho de uma estrela assinalam a possibilidade de um planeta em trânsito. Geralmente, são necessários pelo menos dois trânsitos observados para reconhecer a presença de um planeta.

Como a quantidade de luz bloqueada por um trânsito depende do tamanho do planeta e da sua distância orbital, os trânsitos observados pelo TESS e pelo Spitzer forneceram uma medição direta do tamanho de AU Mic b. A análise destas medições mostra que o planeta é aproximadamente 8% maior do que Netuno.

Observações com instrumentos acoplados a telescópios terrestres fornecem limites superiores para a massa do planeta. À medida que um planeta se desloca, a sua gravidade puxa a estrela hospedeira, que se move levemente em resposta. Os instrumentos sensíveis de telescópios grandes podem detectar a velocidade radial da estrela, o seu movimento para a frente e para trás ao longo da nossa linha de visão. Graças à combinação de observações com o Observatório W. M. Keck e com o IRTF (InfraRed Telescope Facility) da NASA no Havaí, juntamente com o ESO no Chile, a equipe concluiu que AU Mic b tem uma massa equivalente a pouco menos que 58 Terras.

Durante décadas, AU Mic intrigou os astrônomos como um possível lar para planetas, graças à sua proximidade, juventude e brilhante disco de detritos. Agora que o TESS e o Spitzer encontraram lá um planeta, a história completa-se. AU Mic é um sistema importante, um laboratório próximo para entender a formação e a evolução de estrelas e de planetas que continuará a ser estudado nas próximas décadas.

Esta descoberta foi relatada nas revistas Nature e Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

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