1226: Astrónomos descobriram 2 super-terras em órbita de uma estrela próxima

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/ASTROBIOLOGIA

Haveremos de encontrar um planeta que possa albergar vida, se não a tiver já. Bom, esta é uma esperança, apesar de não haver nada que nos diga que isso é possível. Contudo, os astrónomos continuam na sua senda de descobertas. Desta vez foram encontrados dois novos mundos, duas super-terras de provável abundância mineral rochosa. Estes planetas foram encontrados em órbita de uma estrela próxima do nosso próprio bairro cósmico.

Os dois exoplanetas recentemente descobertos são maiores que a Terra, mas menores que um gigante do gelo. Eles orbitam orbitando uma estrela anã vermelha fresca.

Exoplanetas: “Lá em cima… há um mundo sem fim…”

Embora seja improvável que estes mundos sejam habitáveis, dada a nossa actual compreensão da vida, a estrela e os seus exoplanetas estão entre os sistemas multi-mundos mais próximos da Terra. Estes planetas foram descobertos quando passaram na frente da sua estrela (em relação ao nosso planeta), uma anã vermelha fresca chamada HD 260655, que está apenas a 33 anos-luz de distância.

Isto faz com que seja um excelente alvo para as pesquisas de seguimento para tentar compreender de que são feitos os exoplanetas, e para avaliar as suas atmosferas – um esforço que ajudará a nossa procura de vida extraterrestre, mesmo que os dois mundos se revelem incapazes de a acolher eles próprios.

Ambos os planetas neste sistema são cada um considerado entre os melhores alvos de estudo atmosférico devido ao brilho da sua estrela.

Haverá uma atmosfera rica em voláteis em torno destes planetas? E há sinais de espécies à base de água ou de carbono? Estes planetas são bancos de ensaio fantásticos para essas explorações.

Disse a astrónoma Michelle Kunimoto do Instituto Kavli do MIT para a Astrofísica e Investigação Espacial.

Há muitas super-terras “conhecidas” na nossa galáxia

Até à data, mais de 5.000 exoplanetas foram confirmados na Via Láctea, e os astro-biólogos estão profundamente interessados em encontrar mundos terrestres, ou rochosos, como Terra, Vénus, e Marte.

Temos uma amostra do tamanho de exactamente um mundo conhecido por acolher vida – o nosso – pelo que encontrar planetas semelhantes à Terra em tamanho e composição é um dos principais critérios na procura de vida noutros locais da galáxia.

Os exoplanetas rochosos, contudo, são relativamente pequenos tanto em tamanho como em massa, o que os torna mais difíceis de detectar. A maioria dos exoplanetas que temos conseguido medir até à data tendem a cair na categoria dos gigantes. Mundos rochosos – e melhor ainda, os mundos rochosos próximos – são muito procurados.

Os dois mundos em órbita da HD 260655 – chamados HD 260655 b e HD 260655 c – foram descobertos porque passam entre nós e a sua estrela durante a sua órbita. As fracas quedas em luz estelar devidas a estes trânsitos exoplanetários foram registadas pelo telescópio de caça ao exoplaneta TESS da NASA, concebido para detectar exactamente tais fenómenos.

Quando a astrónoma detectou estes mergulhos de trânsito nos dados do TESS, o passo seguinte foi verificar se a estrela tinha aparecido em sondagens anteriores – e tinha aparecido.

O Espectrómetro Echelle de Alta Resolução no Telescópio Keck (agora conhecido como ANDES) tinha dados disponíveis publicamente desde 1998. Outro espectrómetro, CARMENES no Observatório Calar Alto, em Espanha, também tinha registado a estrela. Isto faz uma enorme diferença para a ciência que estuda os exoplanetas.

Os dados espectrográficos podem revelar se uma estrela está ou não em movimento no local.

Planetas que em poucos dias “contabilizam” um ano

Entre os dados TESS e os dados de HIRES e CARMENES, a equipa pôde confirmar que dois exoplanetas estavam em órbita HD 260655. Além disso, com ambos os conjuntos de dados, a equipa conseguiu compilar um perfil abrangente dos dois exoplanetas.

O exoplaneta interior, HD 260655 b, tem cerca de 1,2 vezes o tamanho da Terra e o dobro da massa da Terra, e orbita a estrela a cada 2,8 dias. O mundo exterior, HD 260655 c, é 1,5 vezes o tamanho e três vezes a massa da Terra, e tem uma órbita de 5,7 dias.

Nesses tamanhos e massas, as suas densidades sugerem que os dois exoplanetas são provavelmente mundos rochosos.

Infelizmente, ainda que a estrela seja mais fria e mais fraca do que o Sol, a proximidade dos planetas ao HD 260655 significa que os mundos seriam demasiado quentes para a vida como a conhecemos. O HD 260655 b tem uma temperatura média de 435 graus Celsius, e o HD 260655 c é mais suave, mas ainda assim ardente 284 graus Celsius.

Pplware
Autor: Vítor M
16 Jun 2022


 

1128: Geologia a 50 anos-luz: o Webb prepara-se para estudar mundos rochosos

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/GEOLOGIA

Ilustração que mostra como poderia ser o exoplaneta 55 Cancri e, com base no entendimento actual do planeta. 55 Cancri e é um planeta rochoso com um diâmetro quase duas vezes superior ao da Terra orbitando a apenas 0,015 unidades astronómicas da sua estrela parecida com o Sol. Devido à sua órbita íntima, o planeta é extremamente quente, com temperaturas diurnas que atingem cerca de 2400 graus Celsius.
Crédito: NASA, ESA, CSA, Dani Player (STScI)

Com os seus segmentos do espelho totalmente alinhados e os seus instrumentos científicos em calibração, o Telescópio Espacial James Webb da NASA está a poucas semanas de ficar totalmente operacional. Logo após as primeiras observações serem reveladas este verão, terá início a ciência profunda do Webb.

Entre as investigações planeadas para o primeiro ano estão estudos de dois exoplanetas quentes classificados como “super-Terras” pelo seu tamanho e composição rochosa: 55 Cancri e, coberto de lava, e LHS 3844 b. Os investigadores vão treinar os espectrógrafos de alta precisão do Webb nestes planetas com vista a compreender a diversidade geológica dos planetas pela Galáxia e a evolução de planetas rochosos como a Terra.

A super-quente super-Terra 55 Cancri e

55 Cancri e orbita a menos de 2,4 milhões de quilómetros da sua estrela parecida com o Sol (1/25 da distância entre Mercúrio e o Sol), completando uma órbita em menos de 18 horas. Com temperaturas de superfície muito acima do ponto de fusão de minerais típicos que formam rochas, pensa-se que o lado diurno do planeta esteja coberto por oceanos de lava.

Presume-se que os planetas que orbitam tão perto da sua estrela tenham bloqueio de maré, com um lado virado permanentemente para a estrela. Como resultado, o ponto mais quente do planeta deve ser aquele que enfrenta a estrela mais directamente, e a quantidade de calor proveniente do lado diurno não deve mudar muito ao longo do tempo.

Mas este não parece ser o caso. As observações de 55 Cancri e pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA sugerem que a região mais quente não é a parte que enfrenta a estrela mais directamente, enquanto que a quantidade total de calor detectada a partir do lado diurno varia.

Será que 55 Cancri e tem uma atmosfera espessa?

Uma explicação para estas observações é que o planeta tem uma atmosfera dinâmica que move o calor. “55 Cancri e poderia ter uma atmosfera espessa dominada por oxigénio ou azoto,” explicou Renyu Hu do JPL da NASA, no sul do estado norte-americano da Califórnia, que lidera uma equipa que vai utilizar o NIRCam (Near-Infrared Camera) do Webb e o MIRI (Mid-Infrared Instrument) para capturar o espectro de emissões térmicas do lado diurno do planeta. “Se tiver uma atmosfera, [o Webb] tem a sensibilidade e o alcance de comprimento de onda para a detectar e determinar do que é feita,” acrescentou Hu.

Ou será que chove lava à noite em 55 Cancri e?

Outra possibilidade intrigante, no entanto, é que 55 Cancri e não tem bloqueio de maré. Ao invés, pode ser como Mercúrio, girando três vezes por cada duas órbitas (o que é conhecido como uma ressonância 3:2). Como resultado, o planeta teria um ciclo dia-noite.

“Isso poderia explicar porque é que a parte mais quente está deslocada,” explicou Alexis Brandeker, investigador da Universidade de Estocolmo que lidera a outra equipa que estuda o planeta. “Tal como na Terra, levaria tempo para que a superfície aquecesse. A hora mais quente do dia seria à tarde, não ao meio-dia.”

A equipa de Brandeker planeia testar esta hipótese usando o NIRCam para medir o calor emitido pelo lado iluminado de 55 Cancri e durante quatro órbitas diferentes. Se o planeta tiver uma ressonância de 3:2, vão observar cada hemisfério duas vezes e deverão ser capazes de detectar qualquer diferença entre os hemisférios.

Neste cenário, a superfície aqueceria, derreteria e até seria vaporizada durante o dia, formando uma atmosfera muito fina que o Webb poderia detectar. À noite, o vapor arrefeceria e condensar-se-ia para formar gotículas de lava que choveriam de volta para a superfície, tornando-a sólida novamente à medida que a noite cai.

A menos quente super-Terra LHS 3844 b

Ao passo que 55 Cancri e fornecerá informações sobre a geologia exótica de um mundo coberto de lava, LHS 3844 b oferece uma oportunidade única para analisar a rocha sólida numa superfície exoplanetária.

Como 55 Cancri e, LHS 3844 b orbita extremamente perto da sua estrela, completando uma revolução em 11 horas. No entanto, como a sua estrela é relativamente pequena e fria, o planeta não é suficientemente quente para que a superfície esteja derretida. Além disso, as observações do Spitzer indicam que é muito pouco provável que o planeta tenha uma atmosfera substancial.

De que é feita a superfície de LHS 3844 b?

Embora não possamos fotografar a superfície de LHS 3844 b directamente com o Webb, a falta de uma atmosfera obscura torna possível o estudo da superfície com espectroscopia.

“Acontece que diferentes tipos de rochas têm diferentes espectros,” explicou Laura Kreidberg no Instituto Max Planck para Astronomia. “Pode-se ver com os olhos que o granito é de cor mais clara do que o basalto.” Existem diferenças semelhantes na luz infravermelha que as rochas emitem.”

A equipa de Kreidberg vai utilizar o MIRI para capturar o espectro de emissão térmica do lado diurno de LHS 3844 b e depois compará-lo com espectros de rochas conhecidas, como o basalto e o granito, para determinar a sua composição. Se o planeta for vulcanicamente activo, o espectro poderá também revelar a presença de vestígios de gases vulcânicos.

A importância destas observações vai muito além de apenas dois dos mais de 5000 exoplanetas confirmados. “Eles vão dar-nos novas perspectivas fantásticas sobre planetas semelhantes à Terra no geral, ajudando-nos a aprender como poderia ter sido a Terra primitiva quando estava quente como estes planetas estão hoje,” disse Kreidberg.

Estas observações de 55 Cancri e e LHS 3844 b serão realizadas como parte do programa de Observadores Gerais do Ciclo 1 do Webb. Os programas de Observadores Gerais foram seleccionados competitivamente usando um sistema de revisão anónimo, o mesmo sistema usado para atribuir tempo no Hubble.

Astronomia On-line
31 de Maio de 2022