Gases podem esconder sinais de vida extraterrestre

Cientistas identificaram uma nova e promissora forma de detectar vida em planetas longínquos, dependendo de mundos que não se parecem nada com a Terra e em gases raramente considerados na procura por extraterrestres.

© NASA (ilustração de exoplaneta com sinais de vida)

Pesquisadores da Universidade da Califórnia, Riverside (UCR), descrevem estes gases, que poderão ser detectados nas atmosferas de exoplanetas com o telescópio espacial James Webb. 

Os gases são compostos por um grupo metilo, chamados haletos de metilo, que tem um átomo de carbono e três de hidrogênio, ligado a um átomo do grupo dos halogêneos, como o cloro ou o bromo. São produzidos na Terra principalmente por bactérias, algas marinhas, fungos e algumas plantas. 

Um aspecto fundamental da procura por haletos de metilo é que os exoplanetas semelhantes à Terra são demasiado pequenos e tênues para serem vistos com o Webb, o maior telescópio atualmente no espaço. Ao invés, o Webb teria de procurar exoplanetas maiores que orbitassem pequenas estrelas vermelhas, com oceanos globais profundos e atmosferas espessas de hidrogênio, chamados planetas Hiceanos. Os seres humanos não poderiam respirar ou sobreviver nestes mundos, mas certos micróbios anaeróbicos poderiam prosperar nestes ambientes. 

Ao contrário de um planeta semelhante à Terra, onde o ruído atmosférico e as limitações do telescópio tornam difícil a detecção de bioassinaturas, os planetas Hiceanos fornecem um sinal muito mais claro. Os pesquisadores pensam que a procura de haletos de metilo em mundos Hiceanos é uma estratégia ótima para o momento atual.

O oxigênio é atualmente difícil ou impossível de detectar num planeta semelhante à Terra. No entanto, os haletos de metilo nos mundos Hiceanos fornecem uma oportunidade única de detecção com a tecnologia existente. Encontrar estes gases pode ser mais fácil do que procurar outros tipos de bioassinaturas, gases indicativos de vida. Uma das grandes vantagens da procura por haletos de metilo é o fato de poderem ser encontrados em apenas 13 horas com o Webb. 

Embora as formas de vida produzam haletos de metilo na Terra, o gás encontra-se em baixas concentrações na nossa atmosfera. Uma vez que os planetas Hiceanos têm uma composição atmosférica tão diferente e orbitam um outro tipo de estrela, os gases podem acumular-se nas suas atmosferas e ser detectáveis a anos-luz de distância.

O estudo baseia-se em pesquisas anteriores que estudaram diferentes bioassinaturas, incluindo o dimetilsulfureto, outro potencial sinal de vida. No entanto, os haletos de metilo parecem particularmente promissores devido às suas fortes características de absorção no infravermelho, bem como ao seu potencial para uma elevada acumulação numa atmosfera dominada pelo hidrogênio. 

No futuro, os pesquisadores planejam expandir este trabalho para outros tipos de planetas e outros gases. Por exemplo, efetuaram medições de gases provenientes do Lago Salton, nos EUA, que parece produzir gases halogenados como o clorofórmio.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: University of California

Uma super-Terra na zona habitável de uma anã vermelha próxima

Astrônomos detectaram uma super-Terra orbitando na zona habitável de GJ 3998, uma anã vermelha próxima situada a 59 anos-luz de distância.

© IAC (ilustração do exoplaneta GJ 3998 d e sua estrela hospedeira)

O novo planeta, chamado GJ 3998 d, é o terceiro encontrado no sistema. O planeta recentemente descoberto possui uma massa 6 vezes superior à da Terra e completa uma órbita a cada 41,8 dias. A esta distância, GJ 3998 d recebe apenas mais 20% de irradiação estelar do que a que a Terra recebe do Sol. GJ 3998 é significativamente menor e mais fria do que o Sol, o que faz com que a zona habitável se aproxime da estrela. Embora seja certamente diferente da Terra, se o planeta for rochoso, pode ser capaz de abrigar água líquida na sua superfície.

A proximidade deste sistema ao Sol faz de GJ 3998 d um candidato atrativo para a caracterização atmosférica. Deverá ser possível verificar a presença de uma atmosfera e sondar a presença de oxigênio usando o futuro espectrógrafo ANDES do ELT (Extremely Large Telescope) do ESO. O exoplaneta GJ 3998 d seria também um bom alvo para o futuro telescópio ELF (Exo Life Finder) de 50 metros, liderado pelo IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias), que procurará bioassinaturas em atmosferas exoplanetárias.

A descoberta faz parte do programa HADES, um esforço internacional para explorar sistemas planetários em torno de anãs vermelhas através do TNG (Telescopio Nazionale Galileo) no Observatório Roque de los Muchachos, em La Palma.

As anãs vermelhas são estrelas menores e mais frias do que o Sol, e constituem quase três-quartos da população estelar da nossa Galáxia. As suas baixas massas e abundância tornam-nas alvos privilegiados na procura de planetas de baixa massa. A GJ 3998, uma dessas anãs vermelhas, tem sido atrativa para a comunidade devido à sua proximidade e à sua atividade estelar bastante moderada. Usando o espetrógrafo HARPS-N do TNG, foi possível detectar pequenas oscilações no movimento da estrela, causadas pela atração gravitacional de planetas em órbita.

Um estudo anterior, realizado em 2016, já tinha detectado dois planetas. A presença de um sinal adicional nos dados motivou a continuação das observações e a reanálise do conjunto de dados. Com três planetas conhecidos agora detectados no sistema, GJ 3998 destaca mais uma vez como os sistemas multiplanetários são comuns.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics. 

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Encontrado sistema planetário de estrela individual mais próxima

Usando em parte o telescópio Gemini North, os astrônomos descobriram quatro exoplanetas subterrestres em órbita da Estrela de Barnard, o sistema mais próximo da Terra composto por apenas uma estrela.

© Gemini Observatory (ilustração dos exoplanetas em torno da Estrela de Barnard)

Um dos planetas é o menos massivo alguma vez descoberto usando a técnica da velocidade radial, indicando um novo ponto de referência para a descoberta de planetas menores em torno de estrelas próximas. 

Há já um século que os astrônomos estudam a Estrela de Barnard na esperança de encontrar planetas em órbita. Descoberta pela primeira vez por Edward Emerson Barnard no Observatório Yerkes em 1916, é o sistema, com apenas uma estrela, mais próximo da Terra (o sistema Alpha Centauri é o mais próximo, mas tem três estrelas). 

A Estrela de Barnard está classificada como uma anã vermelha, que são estrelas de baixa massa que frequentemente abrigam sistemas planetários íntimos, muitas vezes com múltiplos planetas rochosos. As anãs vermelhas são extremamente numerosas no Universo. 

A equipe liderada por Jacob Bean, da Universidade de Chicago, criou o instrumento MAROON-X, concebido especificamente para procurar planetas distantes em torno de estrelas anãs vermelhas. O MAROON-X está montado no telescópio Gemini North, metade do Observatório Internacional Gemini, que é operado pelo NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory). O MAROON-X procura exoplanetas usando a técnica da velocidade radial, o que significa que detecta a sutil oscilação para a frente e para trás de uma estrela, à medida que os seus exoplanetas a puxam gravitacionalmente, o que faz com que a luz emitida pela estrela se desloque ligeiramente em termos de comprimento de onda. O potente instrumento mede estas pequenas oscilações da luz com tanta precisão que até consegue determinar o número e a massa dos planetas que devem estar orbitando a estrela para produzir o efeito observado. 

Depois de calibrar e analisar rigorosamente os dados recolhidos durante 112 noites ao longo de um período de três anos, a equipe encontrou evidências sólidas da existência de três exoplanetas em torno da Estrela de Barnard, dois dos quais já tinham sido classificados como candidatos. Foram combinados também dados do MAROON-X com dados de um estudo de 2024 feito com o instrumento ESPRESSO no VLT (Very Large Telescope) do ESO, no Chile, para confirmar a existência de um quarto planeta, elevando-o também de candidato a genuíno. 

Os planetas recém-descobertos são, muito provavelmente, planetas rochosos e não planetas gasosos como Júpiter. No entanto, será difícil determinar com certeza este aspecto, uma vez que, devido ao ângulo em que os observamos da Terra, os planetas não se cruzam em frente da sua estrela, que é o método habitual para determinar a composição de um planeta. Mas com informações de planetas semelhantes em torno de outras estrelas, será possível fazer melhores estimativas da sua composição. No entanto, conseguiram excluir, com um grau de certeza razoável, a existência de outros exoplanetas com massas comparáveis à da Terra na zona habitável da Estrela de Barnard.

Os quatro planetas, cada um com apenas cerca de 20 a 30% da massa da Terra, estão tão perto da sua estrela natal que completam uma órbita numa questão de dias. O quarto planeta é o planeta menos massivo descoberto até à data usando a técnica da velocidade radial. A maioria dos planetas rochosos encontrados até agora são muito maiores do que a Terra e parecem ser bastante semelhantes em toda a Galáxia. Mas há razões para pensar que os exoplanetas menores têm composições mais variadas. À medida que os cientistas forem encontrando mais deles, poderão começar a obter mais informações sobre o modo como estes exoplanetas se formam e o que os torna suscetíveis de terem condições habitáveis.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Gemini Observatory

Sinal de raios X aponta para um planeta destruído

Um planeta pode ter sido destruído por uma anã branca no centro de uma nebulosa planetária, a primeira vez que tal fato ocorre.

© Chandra / Hubble / VISTA / GALEX (Nebulosa da Hélice)

Esta composição da Nebulosa da Hélice contém dados de raios X do Chandra (magenta), no visível pelo Hubble (laranja, azul claro), no infravermelho pelo ESO (dourado, azul escuro) e no ultravioleta pelo GALEX (roxo). Os dados do Chandra indicam que esta anã branca destruiu um planeta em órbita muito íntima. O ponto roxo no centro da nebulosa é a anã branca WD 2226-210.

Isto explicaria um misterioso sinal de raios X que os astrônomos já detectam na Nebulosa da Hélice há mais de 40 anos. A Nebulosa da Hélice é uma nebulosa planetária, uma estrela como o nosso Sol, mas numa fase mais avançada, que liberou as suas camadas exteriores, deixando no seu centro uma pequena estrela tênue chamada anã branca.

Eventualmente, os detritos do planeta formaram um disco ao redor da anã branca e caíram na superfície da estrela, criando o misterioso sinal em raios X que tem sido detectado durante décadas. Desde 1980, missões de raios X, como o observatório Einstein e o telescópio ROSAT, observaram uma leitura incomum no centro da Nebulosa da Hélice. Detectaram raios X altamente energéticos provenientes da anã branca WD 2226-210 no centro da nebulosa, localizada a apenas 650 anos-luz da Terra.

As anãs brancas como WD 2226-210 não emitem normalmente raios X muito intensos. Um novo estudo com dados do Chandra e do XMM-Newton pode ter finalmente resolvido a questão do que está causando estes raios X da WD 2226-210: este sinal de raios X pode ser os detritos de um planeta destruído sendo puxados para a anã branca. Se confirmado, este seria o primeiro caso de um planeta visto sendo destruído pela estrela central numa nebulosa planetária.

Observações efetuadas pelo ROSAT, Chandra e XMM-Newton entre 1992 e 2002 mostram que o sinal de raios X da anã branca permaneceu aproximadamente constante em termos de brilho durante esse tempo. Os dados, no entanto, sugerem que pode haver uma mudança sutil e regular no sinal de raios X a cada 2,9 horas, fornecendo evidências da existência de um planeta excepcionalmente próximo da anã branca.

Anteriormente, os cientistas determinaram que um planeta do tamanho de Netuno está numa órbita muito próxima da anã branca, completando uma órbita em menos de três dias. Os pesquisadores deste último estudo concluem que poderia ter existido um planeta como Júpiter ainda mais próximo da estrela. O planeta dizimado poderia ter estado inicialmente a uma distância considerável da anã branca, mas depois migrou para o interior, interagindo com a gravidade de outros planetas do sistema. Assim que se aproximou o suficiente da anã branca, a gravidade da estrela teria parcial ou completamente despedaçado o planeta.

A WD 2226-210 tem algumas semelhanças, no que se refere ao seu comportamento em raios X, com duas outras anãs brancas que não estão no interior de nebulosas planetárias. Uma delas está possivelmente retirando material de um planeta companheiro, mas de uma forma mais calma, sem que o planeta seja rapidamente destruído. A outra anã branca está provavelmente arrastando material dos vestígios de um planeta para a sua superfície. Estas três anãs brancas podem constituir uma nova classe de objetos variáveis, ou em mudança.

O artigo científico que descreve estes resultados foi publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

O raro exoplaneta ultraquente LTT 9779 b

Astrônomos utilizaram o telescópio espacial James Webb para explorar a atmosfera exótica de um exoplaneta, um raro "Netuno ultraquente".

© Benoit Gougeon (ilustração do exoplaneta LTT 9779 b)

O estudo fornece novas perspectivas sobre os padrões climáticos extremos e as propriedades atmosféricas deste fascinante exoplaneta, LTT 9779 b, que reside no chamado deserto netuniano, uma categoria de planetas onde excepcionalmente poucos são conhecidos.

Ao passo que os planetas gigantes que orbitam muito perto das suas estrelas hospedeiras, muitas vezes chamados Júpiteres quentes, são normalmente detectados utilizando os métodos atuais de procura de exoplanetas, os Netunos ultraquentes como LTT 9779 b continuam sendo extremamente raros.

Orbitando a sua estrela hospedeira em menos de um dia, LTT 9779 b está sujeito a temperaturas abrasadoras que atingem quase 2.000°C no seu lado diurno. O planeta sofre acoplamento de marés (semelhante à Lua da Terra), o que significa que um lado está constantemente virado para a sua estrela, enquanto o outro permanece em perpétua escuridão. Apesar destes extremos, foi descoberto que o lado diurno do planeta tem nuvens refletoras no hemisfério ocidental, que é mais frio, criando um contraste impressionante com o lado oriental, que é mais quente.

A análise realizada com o telescópio espacial James Webb como parte do programa NEAT (NIRISS Exploration of Atmospheric Diversity of Transiting Exoplanets) revelou uma assimetria na refletividade diurna do planeta. A equipe propôs que a distribuição desigual do calor e das nuvens é causada por ventos fortes que transportam calor em volta do planeta.

Estas descobertas ajudam a aperfeiçoar os modelos que descrevem a forma como o calor é transportado através de um planeta e a formação de nuvens em atmosferas de exoplanetas, ajudando a colmatar o fosso entre a teoria e a observação.

A atmosfera foi estudada em pormenor, analisando tanto o calor emitido pelo planeta como a luz que este reflete da sua estrela. Para criar uma imagem mais clara, foi observado o planeta em várias posições da sua órbita e analisada as suas propriedades em cada fase individualmente.

Os cientistas descobriram nuvens feitas de materiais como minerais de silicato, que se formam no lado oeste, ligeiramente mais frio, do lado diurno do planeta. Estas nuvens refletoras ajudam a explicar a razão pela qual este planeta é tão brilhante nos comprimentos de onda visíveis, fazendo refletir grande parte da luz da estrela. Combinando esta luz refletida com as emissões de calor, a equipe conseguiu criar um modelo detalhado da atmosfera do planeta. Estas descobertas revelam um equilíbrio delicado entre o calor intenso da estrela e a capacidade do planeta para redistribuir energia. O estudo também detectou vapor de água na atmosfera, fornecendo pistas importantes sobre a composição do planeta e os processos que governam o seu ambiente extremo.

Este raro sistema planetário continua desafiando a compreensão dos cientistas sobre o modo como os planetas se formam, migram e perduram face a forças estelares implacáveis. As nuvens refletoras do planeta e a sua elevada metalicidade podem fornecer detalhes sobre a forma como as atmosferas evoluem em ambientes extremos. O exoplaneta LTT 9779 b é um laboratório notável para explorar estas questões, fornecendo uma visão dos processos mais amplos que moldam a arquitetura dos sistemas planetários em toda a Galáxia.

O telescópio espacial Hubble e o Very Large Telescope estão também sendo utilizados para estudar exaustivamente estes raros sistemas planetários, para estudar a estrutura das nuvens diurnas.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy e outro no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: University of Oxford

Vislumbrando a formação planetária no sistema PDS 70

Um estudo inovador realizado por astrônomos canadenses, recorrendo ao telescópio espacial James Webb, revelou novos conhecimentos sobre o modo como os planetas tomam forma.

© Webb & ALMA (ilustração do sistema PDS 70)

Uma visão dos comprimentos de onda do sistema PDS 70 revela a interação dinâmica entre os seus planetas em formação (PDS 70 b e PDS 70 c). O brilho vermelho-amarelo, baseado em dados do Webb, revela os planetas em crescimento e a luz dispersa por pequenos grãos de poeira na superfície do disco. Estes grãos de poeira são tão pequenos que dispersam a luz majoritariamente para a frente, razão pela qual não conseguimos ver o lado mais afastado do disco. O anel azul tênue, captado pelo ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), destaca a emissão mais fria de grãos de poeira maiores localizados ao longo do disco. No núcleo do sistema está a estrela central escondida, enquanto os círculos tracejados marcam a localização prevista dos planetas com base em observações terrestres anteriores.

O estudo conta também com contribuições importantes de pesquisadores do IREx (Trottier Institute for Research on Exoplanets). A equipe concentrou-se em PDS 70, um jovem sistema estelar localizado a 370 anos-luz de distância, onde dois planetas estão em processo de formação. 

A estrela PDS 70, com apenas cinco milhões de anos, abriga um disco de material ao seu redor. Uma lacuna proeminente no disco marca a localização de dois planetas em crescimento, PDS 70 b e PDS 70 c, que estão ativamente recolhendo material para construir as suas atmosferas e massas.

O estudo apoia a ideia de que PDS 70 b e PDS 70 c ainda estão acumulando gás dos seus arredores, fornecendo uma rara observação direta de planetas nos seus anos formativos. Ao analisar a luz emitida no infravermelho médio, os pesquisadores mediram o brilho e a posição dos planetas com uma precisão notável. Os resultados apoiam a teoria de que os planetas se formam através de um processo chamado acreção, recolhendo gradualmente massa do disco que os rodeia. 

Curiosamente, os dados também sugerem que os planetas podem ter os seus próprios discos circumplanetários, ou seja, anéis de material que podem ser o local de nascimento de luas, tal como as que orbitam Júpiter e Saturno atualmente. 

As observações de longo comprimento de onda do Webb detectaram luz infravermelha extra em torno dos planetas, possivelmente indicando material quente se acretando ativamente sobre eles. Se confirmado, este fato reforçaria o argumento de que os discos circumplanetários desempenham um papel crucial na formação dos sistemas planetários. As descobertas no sistema PDS 70 fornecem um valioso análogo à evolução inicial dos sistemas planetários, incluindo o nosso.

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal. 

Fonte: Institute for Research on Exoplanets

Estrelas oscilantes revelam companheiros ocultos

Uma nova pesquisa utiliza dados recolhidos pela sonda espacial Gaia da ESA para confirmar a existência de dois misteriosos objetos celestes.

© ESA (ilustração do exoplaneta Gaia-4b em torno de sua estrela)

Os objetos são: Gaia-4b é um exoplaneta "super-Júpiter" e Gaia-5b uma anã marrom. Estes objetos massivos orbitam, inesperadamente, estrelas de baixa massa. Gaia-4b é um planeta que orbita a estrela Gaia-4, anteriormente pouco notável, a cerca de 244 anos-luz de distância. Gaia-5b orbita a estrela Gaia-5, a cerca de 134 anos-luz de distância da Terra.

Estes dois objetos recém-descobertos estão perto, na vizinhança da Via Láctea. A sua existência desafia as teorias atuais da formação planetária e a missão do Gaia irá fornecer dados valiosos para ajudar a compreender estes objetos intrigantes.

Gaia-4b é cerca de doze vezes mais massivo do que Júpiter. Com um período orbital de 570 dias, é um planeta gigante gasoso relativamente frio. Com uma massa de cerca de 21 Júpiteres, Gaia-5b é uma anã marrom, mais massiva do que um planeta, mas demasiado leve para sustentar fusão nuclear e ser uma estrela.

Desde o seu lançamento em 2013, a sonda espacial Gaia tem vindo a construir o maior e mais preciso mapa tridimensional da nossa Galáxia. Girando lentamente, percorreu o céu com dois telescópios ópticos, determinando repetidamente as posições de dois bilhões de objetos com uma precisão sem precedentes, até ao final das suas observações científicas no passado dia 15 de janeiro.

Uma vez que o Gaia rastreou com precisão o movimento das estrelas, uma técnica conhecida como astrometria, espera-se que sejam descobertos milhares de novos objetos nos seus dados. Um planeta em órbita de uma estrela cria uma atração gravitacional que faz com que a estrela "oscile" em torno do seu centro de massa e se desloque num movimento de saca-rolhas pelo céu. Os objetos mais fáceis de descobrir usando a astrometria são enormes e estão em órbitas distantes em torno da sua estrela progenitora.

Anteriormente, a existência de algumas anãs marrons massivas foi confirmada por outros telescópios que observaram o seu brilho tênue ao lado de estrelas brilhantes para as quais o Gaia tinha detectado esta oscilação. Isto contrasta com o método de trânsito, que detecta planetas quando passam em frente da sua estrela e é mais provável que encontre planetas numa órbita próxima. E embora a detecção de uma oscilação sugira que uma estrela pode ter um planeta, há outras causas potenciais (como sistemas estelares binários), pelo que as descobertas astrométricas têm de ser confirmadas por outros métodos.

Em 2022, o Gaia DR3 (Data Release 3) incluiu uma lista de estrelas que parecem estar se movendo como se fossem puxadas por um exoplaneta. Utilizando dados espectroscópicos terrestres e a técnica de velocidade radial para investigar estas estrelas foi confirmada a existência destes objetos. A combinação de dados astrométricos e de velocidade radial permite aos astrônomos encontrar todos os detalhes orbitais e a massa do objeto em órbita, fornecendo uma oportunidade única para criar visualizações tridimensionais.

Cerca de 75% das estrelas da Via Láctea são estrelas de baixa massa, com massas entre cerca de 10% e 65% da massa do Sol. Por serem tão numerosas, são também as nossas estrelas vizinhas mais próximas. Sabe-se que os planetas massivos em torno de estrelas de baixa massa são relativamente raros, mas quando ocorrem, causam uma oscilação maior e, portanto, uma assinatura astrométrica mais forte que é mais fácil de detectar.

Ao passo que um exoplaneta anterior foi encontrado pelas missões Gaia e Hipparcos em conjunto, a presença de Gaia-4b foi revelada apenas pelos dados do Gaia. Quando o próximo lote de dados do Gaia for lançado em 2026, este vai conter 5,5 anos de dados da missão que poderão revelar centenas de planetas e anãs marrons em torno de estrelas próximas. O quarto lançamento de dados do Gaia será um tesouro para os caçadores de planetas.

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: ESA