Traduzido por Julio Batista
Original de Universidade de Montreal
Uma equipe liderada por astrônomos da UdeM, Canadá, encontrou evidências de que dois exoplanetas orbitando uma estrela anã vermelha são “mundos aquáticos”, planetas onde a água compõe uma grande fração do volume. Esses mundos, localizados em um sistema planetário a 218 anos-luz de distância na constelação de Lyra, são diferentes de qualquer planeta encontrado em nosso Sistema Solar.
A equipe, liderada pela candidata a Ph.D. Caroline Piaulet do Instituto Trottier de Pesquisa de Exoplanetas (iREx, na sigla em inglês) da Universidade de Montreal, publicou um estudo detalhado de um sistema planetário conhecido como Kepler-138 na revista Nature Astronomy essa semana 15 de dezembro.
Piaulet, que faz parte da equipe de pesquisa de Björn Benneke, observou os exoplanetas Kepler-138c e Kepler-138d com o Hubble da NASA e o telescópio espacial aposentado Spitzer e descobriu que os planetas – que têm cerca de uma vez e meia o tamanho da Terra – poderiam ser composta em grande parte por água. Esses planetas e um companheiro planetário mais próximo da estrela, Kepler-138b, foram descobertos anteriormente pelo Telescópio Espacial Kepler da NASA.
A água não foi detectada diretamente, mas comparando os tamanhos e massas dos planetas com os modelos, eles concluíram que uma fração significativa de seu volume – até a metade – deve ser feita de materiais mais leves que a rocha, mas mais pesados que o hidrogênio ou hélio (que constituem a maior parte dos planetas gigantes gasosos como Júpiter). O mais comum desses materiais candidatos é a água.
“Antes pensávamos que planetas um pouco maiores que a Terra eram grandes bolas de metal e rocha, como versões ampliadas da Terra, e é por isso que os chamamos de super-Terras”, explicou Benneke. “No entanto, agora mostramos que esses dois planetas, Kepler-138c e d, são bastante diferentes em natureza: uma grande fração de todo o seu volume é provavelmente composta de água. É a primeira vez que observamos planetas que podem ser identificados com segurança como mundos aquáticos, um tipo de planeta cuja existência foi teorizada por astrônomos por muito tempo.”
Com volumes superiores a três vezes o da Terra e massas duas vezes maiores, os planetas c e d têm densidades muito mais baixas que a Terra. Isso é surpreendente porque a maioria dos planetas apenas um pouco maiores que a Terra que foram estudados em detalhes até agora pareciam ser mundos rochosos como o nosso. A comparação mais próxima com os dois planetas, disseram os pesquisadores, seria algumas das luas geladas no Sistema Solar externo, que também são compostas em grande parte por água em torno de um núcleo rochoso.
“Imagine versões maiores de Europa ou Encélado, as luas ricas em água orbitando Júpiter e Saturno, mas muito mais próximas de sua estrela”, explicou Piaulet. “Em vez de uma superfície gelada, Kepler-138 c e d abrigariam grandes camadas de vapor d’água.”
Os pesquisadores alertam que os planetas podem não ter oceanos como os da Terra diretamente na superfície do planeta. “A temperatura nas atmosferas de Kepler-138c e Kepler-138d provavelmente está acima do ponto de ebulição da água, e esperamos uma atmosfera espessa e densa feita de vapor nesses planetas. Somente sob essa atmosfera de vapor poderia haver água líquida em alta pressão, ou mesmo água em outra fase que ocorre em altas pressões, chamada de fluido supercrítico”, disse Piaulet.
Recentemente, outra equipe da Universidade de Montreal encontrou outro planeta, chamado TOI-1452 b, que poderia ser coberto por um oceano de água líquida, mas o Telescópio Espacial James Webb da NASA será necessário para estudar sua atmosfera e confirmar a presença do oceano.
Um novo exoplaneta no sistema
Em 2014, dados do Telescópio Espacial Kepler da NASA permitiram aos astrônomos anunciar a detecção de três planetas orbitando Kepler-138, uma estrela anã vermelha na constelação de Lyra. Isso foi baseado em uma queda mensurável na luz da estrela quando o planeta passou momentaneamente na frente de sua estrela, ou seja, um trânsito astronômico.
Benneke e sua colega Diana Dragomir, da Universidade do Novo México, EUA, tiveram a ideia de reobservar o sistema planetário com os telescópios espaciais Hubble e Spitzer entre 2014 e 2016 para capturar mais trânsitos de Kepler-138d, o terceiro planeta em o sistema, a fim de estudar sua atmosfera.
Enquanto as observações anteriores do telescópio espacial Kepler da NASA mostravam apenas trânsitos de três pequenos planetas em torno de Kepler-138, Piaulet e sua equipe ficaram surpresos ao descobrir que as observações do Hubble e do Spitzer sugeriam a presença de um quarto planeta no sistema, Kepler-138e.
Este planeta recém-descoberto é pequeno e mais distante de sua estrela do que os outros três, levando 38 dias para completar uma órbita. O planeta está na zona habitável de sua estrela, uma região temperada onde um planeta recebe a quantidade certa de calor de sua estrela fria para não ser nem muito quente nem muito frio para permitir a presença de água líquida.
A natureza deste planeta adicional recém-descoberto, no entanto, permanece uma questão em aberto porque não parece transitar na frente sua estrela hospedeira. Observar o trânsito do exoplaneta teria permitido aos astrônomos determinar seu tamanho.
Com Kepler-138e agora no cenário, as massas dos planetas previamente conhecidos foram medidas novamente através do método de variação do tempo de trânsito, que consiste em rastrear pequenas variações nos momentos precisos dos trânsitos dos planetas em frente à sua estrela causados pelo atração gravitacional de outros planetas próximos.
Os pesquisadores tiveram outra surpresa: descobriram que os dois mundos aquáticos Kepler-138c e d são planetas “gêmeos”, com praticamente o mesmo tamanho e massa, enquanto anteriormente se pensava que fossem drasticamente diferentes. O planeta mais próximo, Kepler-138b, por outro lado, é confirmado como um pequeno planeta com a massa de Marte, um dos menores exoplanetas conhecidos até hoje.
“À medida que nossos instrumentos e técnicas se tornam sensíveis o suficiente para encontrar e estudar planetas que estão mais distantes de suas estrelas, podemos começar a encontrar muito mais mundos aquáticos como Kepler-138 c e d”, concluiu Benneke.
