2 exoplanetas incrivelmente raros podem nos dar informações sobre um planeta perto de casa

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A impressão artística de um sistema de cinco planetas. (Créditos: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC))

Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert

Em torno de uma estrela anã laranja a apenas 130 anos-luz da Terra, astrônomos descobriram um tesouro inesperado.

Não apenas a estrela é orbitada por três mundos rochosos super-Terra, mas mais dois exoplanetas no sistema são quase incrivelmente raros em nossos registros.

Esses dois são super-Mercúrios, um tipo de exoplaneta tão difícil de detectar que identificamos apenas oito, incluindo as novas descobertas.

Todos os cinco exoplanetas estão muito próximos de sua estrela hospedeira para a vida como a conhecemos, mas a descoberta representa o melhor laboratório para aprender mais sobre exoplanetas super-Mercúrio – e o próprio Mercúrio, bem aqui no Sistema Solar.

“Pela primeira vez descobrimos um sistema com dois super-Mercúrios”, disse a astrofísica Susana Barros, do Instituto de Astrofísica e Ciências Espaciais (IA) de Portugal. “Isso nos permite obter pistas sobre como esses planetas foram formados, o que pode nos ajudar a excluir algumas possibilidades.”

Encontrar exoplanetas é difícil, e encontrar os pequenos é ainda mais difícil. Atualmente, os astrônomos contam com dois métodos principais: o método do trânsito e o método da velocidade radial.

Para o método de trânsito, os astrônomos procurarão escurecimentos regulares e muito fracos na luz de uma estrela – o sinal de um exoplaneta em órbita passando entre nós e ele.

O método da velocidade radial procura mudanças nos comprimentos de onda da luz que nos chegam da estrela à medida que ela “oscila” no local, puxada pela força gravitacional de um exoplaneta em órbita.

Como você pode imaginar, ambos os sinais – trânsito e velocidade radial – são minúsculos. É mais provável que detectemos sinais maiores criados por exoplanetas maiores.

O telescópio de caça a exoplanetas da NASA TESS, que usa o método de trânsito, avistou pela primeira vez dois exoplanetas orbitando a estrela HD 23472 há alguns anos, e observações posteriores confirmaram sua presença. Dois outros candidatos a exoplanetas também foram detectados.

Barros e sua equipe queriam dar uma olhada mais de perto no sistema HD 23472 porque estavam tentando entender a pequena lacuna do raio do planeta: uma misteriosa falta de planetas entre 1,5 e 2 raios da Terra. Os dois exoplanetas confirmados estavam no lado alto dessa lacuna, e os dois candidatos estavam no lado menor.

A diferença, suspeitam os astrônomos, pode estar na presença ou na falta de uma atmosfera. Isso pode ser inferido calculando a densidade de um exoplaneta, se você tiver dados de trânsito e velocidade radial.

Os dados de trânsito, que informam quanto da luz de uma estrela é bloqueada por um exoplaneta, podem fornecer seu tamanho. Os dados de velocidade radial, que informam a atração gravitacional exercida em uma estrela por um exoplaneta, podem fornecer sua massa. A densidade pode ser calculada usando essas duas medidas.

Assim, entre julho de 2019 e abril de 2021, a equipe começou a obter medições de velocidade radial muito precisas da estrela usando o espectrógrafo ESPRESSO no Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul. E eles encontraram evidências de um quinto exoplaneta aconchegado perto da estrela, um com uma massa menor que a da Terra.

Então, em outubro de 2021, o TESS captou a assinatura de trânsito deste quinto exoplaneta.

A equipe analisou todos os números e caracterizou o sistema. Do mais próximo da estrela para o mais distante:

  • HD 23472 d tem um período orbital de 3,98 dias, um raio de 0,75 vezes o da Terra e uma massa de 0,54 vezes a da Terra.
  • HD 23472 e, a descoberta mais recente, tem um período de 7,9 dias e tem 0,82 raios terrestres e 0,76 massas terrestres.
  • O HD 23472 f tem um período de 12,16 dias e tem 1,13 raios terrestres e 0,64 massas terrestres.
  • HD 23472 b tem um período orbital de 17,67 dias e tem 2,01 raios terrestres e 8,42 massas terrestres.
  • HD 23472 c tem um período orbital de 29,8 dias e tem 1,85 massas terrestres e 3,37 raios terrestres.

Essas medições fornecem densidades comparáveis ​​à da Terra para os três exoplanetas externos e consistentes com atmosferas significativas.

Os dois exoplanetas internos, no entanto, têm altas densidades. Isso sugere que eles podem ser semelhantes a Mercúrio em composição, com um núcleo grande e um manto pequeno em comparação com outros planetas.

Não sabemos por que Mercúrio é assim; pode ser que tenha colidido com algo no início do Sistema Solar que literalmente jogou aos ares um monte de material, ou que o calor do Sol tenha evaporado uma parte dele.

Encontrar dois juntos sugere que um evento único como uma colisão pode ser improvável.

“Se um impacto grande o suficiente para criar um super-Mercúrio já é muito improvável, dois impactos gigantes no mesmo sistema parecem muito improváveis”, explicou Barros.

“Ainda não sabemos como esses planetas são formados, mas parece estar ligado à composição da estrela-mãe. Este novo sistema pode nos ajudar a descobrir.”

Não está claro se os dois candidatos a super-Mercúrios têm atmosferas; precisaremos de um telescópio mais poderoso para descobrir.

“Entender como esses dois super-Mercúrios se formaram exigirá uma caracterização adicional da composição desses planetas”, disse o astrônomo de IA ​​Olivier Demangeon.

“Como esses planetas têm raios menores que a Terra, a instrumentação atual não tem sensibilidade para sondar a composição de sua superfície ou a existência e composição de uma atmosfera potencial”.

Dado o número de grandes telescópios atualmente em construção, esperamos que não tenhamos muito tempo para esperar.

A pesquisa da equipe foi publicada em Astronomy & Astrophysics.