Astrônomos descobrem um ‘planeta pi’ do tamanho da Terra com uma órbita de 3,14 dias

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Cientistas do MIT e de outros institutos descobriram um planeta do tamanho da Terra que gira em torno de sua estrela a cada 3,14 dias. Créditos: NASA / JPL-Caltech / MIT.

Por Jennifer Chu
Publicado na Phys

Em uma sintonia encantadora entre a astronomia e a matemática, cientistas do MIT e de outros institutos descobriram uma “Terra pi” – um planeta do tamanho da Terra que gira em torno de sua estrela a cada 3,14 dias, em uma órbita que lembra a constante matemática universal.

Os pesquisadores descobriram sinais do planeta em dados coletados em 2017 pela missão K2 do Telescópio Espacial Kepler da NASA. Ao se voltar aos dados iniciais do sistema no início deste ano com a SPECULOOS, uma rede de telescópios acoplados ao chão, a equipe confirmou que os sinais eram de um planeta orbitando sua estrela. E, de fato, o planeta parece ainda estar circulando sua estrela ainda hoje, com um período semelhante ao pi, a cada 3,14 dias.

“O planeta se move como um relógio”, disse Prajwal Niraula, um estudante formado no Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias (EAPS) do MIT, que é o principal autor de um artigo publicado hoje no Astronomical Journal, intitulado: “π Earth: a 3.14-day Earth-sized Planet from K2’s Kitchen Served Warm by the SPECULOOS Team”.

“Todos precisam de um pouco de diversão hoje em dia”, diz o coautor Julien de Wit, sobre o título do artigo e a descoberta do próprio planeta pi.

Extraindo informações do planeta

O novo planeta é denominado K2-315b; é o 315º sistema planetário descoberto nos dados do K2 – apenas um sistema a mais de um lugar que seria ainda mais legal na lista.

Os pesquisadores estimam que o K2-315b tem um raio de 0,95 ao da Terra, tornando-o quase do tamanho da Terra. Ele orbita uma estrela fria de baixa massa que tem cerca de um quinto do tamanho do Sol. O planeta gira em torno de sua estrela a cada 3,14 dias, a uma velocidade impressionante de 81 quilômetros por segundo, ou cerca de 291.600 quilômetros por hora.

Embora sua massa ainda não tenha sido determinada, os cientistas suspeitam que o K2-315b seja telúrico (sólido), como a Terra. Mas o planeta pi provavelmente não é habitável, já que sua órbita estreita é próxima o suficiente de sua estrela para aquecer sua superfície a até 450 kelvins, ou cerca de 177 graus Celsius – perfeito, ao que parece, para assar uma torta de verdade.

“Seria muito quente para ser habitável no entendimento comum da palavra”, diz Niraula, que acrescenta que a empolgação em torno deste planeta em particular, além de suas associações com a constante matemática pi, é que ele pode se revelar um candidato promissor para estudar as características de sua atmosfera.

“Agora sabemos que podemos ‘minerar’ e ‘extrair’ informação de planetas através de dados arquivados e, com sorte, não haverá planetas deixados para trás, especialmente esses realmente importantes que têm um alto impacto para a área”, disse de Wit, que é professor assistente do EAPS, e um membro do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT.

Os coautores do MIT, junto a Niraula e de Wit, incluem Benjamin Rackham e Artem Burdanov, conjuntamente a uma equipe de colaboradores internacionais.

Quedas de luz nos dados

Os pesquisadores são membros da SPECULOOS, um acrônimo para The Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars (em português: A Busca por Planetas Habitáveis Eclipsando Estrelas Ultrafrias) e que dão nome para uma rede de quatro telescópios de 1 metro no deserto do Atacama do Chile, que examinam o céu no hemisfério sul. Mais recentemente, a rede adicionou um quinto telescópio, o primeiro a ser localizado no hemisfério norte, chamado Artemis – um projeto que foi liderado por pesquisadores do MIT.

Os telescópios SPECULOOS são projetados para pesquisar planetas próximos semelhantes à Terra, anãs ultrafrias – estrelas pequenas e fracas que oferecem aos astrônomos uma chance melhor de localizar um planeta em órbita e caracterizar sua atmosfera, já que essas estrelas não têm o brilho de estrelas que são muito maiores e mais brilhantes .

“Esses anões ultrafrios estão espalhados por todo o céu”, diz Burdanov. “Pesquisas terrestres direcionadas como a SPECULOOS são úteis porque podemos olhar para esses anões ultrafrios um por um”.

Em particular, os astrônomos olham para estrelas individuais em busca de sinais de trânsitos, ou quedas periódicas no brilho de uma estrela, que sinalizam um possível planeta cruzando na frente da estrela, e brevemente bloqueando sua luz.

No início deste ano, Niraula encontrou uma anã fria, ligeiramente mais quente do que o limite comumente aceito para uma anã ultrafria, em dados coletados pela iniciativa K2 – a segunda missão de observação do Telescópio Espacial Kepler, que monitorou partes do céu enquanto a sonda orbitava o Sol.

Ao longo de vários meses em 2017, o telescópio Kepler observou uma parte do céu que incluía a anã fria, rotulada nos dados do K2 como EPIC 249631677. Niraula examinou este período e encontrou cerca de 20 quedas na luz desta estrela, que parecia repetir a cada 3,14 dias.

A equipe analisou os sinais, testando diferentes cenários astrofísicos potenciais para sua origem, e confirmou que os sinais eram provavelmente de um planeta em trânsito, e não um produto de algum outro fenômeno, como um sistema binário de duas estrelas em espiral.

Os pesquisadores então planejaram dar uma olhada mais de perto na estrela e em seu planeta orbital com a SPECULOOS. Mas, primeiro, eles tinham que identificar uma janela de tempo em que teriam certeza de capturar um trânsito planetário.

“Encontrar a melhor noite para acompanhar do solo é um pouco complicado”, diz Rackham, que desenvolveu um algoritmo de previsão para prever quando um trânsito poderá ocorrer em uma próxima vez. “Mesmo quando você vê esse sinal de 3,14 dias nos dados do K2, há uma incerteza nisso, que aumenta a cada órbita”.

Com o algoritmo de previsão de Rackham, o grupo fizeram uma análise estrita por várias noites em fevereiro de 2020, durante as quais eles provavelmente veriam o planeta cruzando na frente de sua estrela. Eles então apontaram os telescópios da SPECULOOS na direção da estrela e foram capazes de ver três trânsitos claros: dois com os telescópios da rede do hemisfério sul, e o terceiro de Artemis, no hemisfério norte.

Os pesquisadores dizem que o novo planeta pi pode ser um candidato promissor para acompanhar no telescópio espacial James Webb (JWST), para ver detalhes da atmosfera do planeta. Por enquanto, a equipe está procurando por outros conjuntos de dados, como da missão TESS da NASA, e também está observando diretamente os céus com Artemis e o resto da rede SPECULOOS, em busca de sinais de planetas semelhantes à Terra.

“Haverá planetas mais interessantes no futuro, bem a tempo para a inaugurar o JWST, um telescópio projetado para sondar a atmosfera desses mundos alienígenas”, disse Niraula. “Com algoritmos melhores, espero que um dia possamos procurar planetas menores , mesmo tão pequenos quanto Marte”.

Referência

  • Prajwal Niraula et al, π Earth: A 3.14 day Earth-sized Planet from K2’s Kitchen Served Warm by the SPECULOOS Team, The Astronomical Journal (2020). DOI: 10.3847/1538-3881/aba95f