TRAPPIST-1 é mais antiga que o nosso Sistema Solar

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Esta ilustração mostra como o sistema TRAPPIST-1 pode parecer visto do planeta TRAPPIST-1f (à direita). Créditos: NASA/JPL-Caltech.

Artigo traduzido de NASA. Autor: Elizabeth Landau.

Se queremos saber se a vida pode sobreviver em um planeta fora do nosso sistema solar, é importante conhecer a idade da sua estrela. As estrelas jovens têm emissões frequentes de radiação de alta energia chamadas flares que podem atingir as superfícies de seus planetas. Se os planetas forem recém-formados, suas órbitas também podem ser instáveis. Por outro lado, os planetas que orbitam estrelas mais velhas sobreviveram à propagação dos flares, mas também foram expostos aos estragos da radiação estelar por um longo período de tempo.

Os cientistas agora têm uma boa estimativa da idade de um dos sistemas planetários mais intrigantes descobertos até hoje – TRAPPIST-1, um sistema de sete mundos do tamanho da Terra orbitando uma estrela anã ultra-fria a cerca de 40 anos-luz de distância. Os pesquisadores dizem em um novo estudo que a estrela TRAPPIST-1 é bastante antiga: entre 5,4 e 9,8 bilhões de anos. Ela é até duas vezes mais velha que o nosso próprio sistema solar, que se formou a cerca de 4,5 bilhões de anos atrás.

As sete maravilhas do TRAPPIST-1 foram reveladas no início deste ano em uma conferência de imprensa da NASA, usando uma combinação de resultados do Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope(TRAPPIST) no Chile, o telescópio espacial Spitzer da NASA e outros telescópios terrestres. Três dos planetas TRAPPIST-1 residem na “zona habitável” da estrela, a distância orbital onde um planeta rochoso com uma atmosfera poderia ter água líquida em sua superfície. Todos os sete planetas são provavelmente gravitacionalmente travados à sua estrela, isto é, ficam com o mesmo lado virado para ela.

No momento da sua descoberta, os cientistas acreditavam que o sistema TRAPPIST-1 deveria ter pelo menos 500 milhões de anos, uma vez que as estrelas da baixa massa como TRAPPIST-1 (com cerca de 8% da massa do Sol) demora aproximadamente esse tempo para alcançar seu tamanho mínimo, um pouco maior do que o planeta Júpiter. No entanto, mesmo este limite de idade inferior era incerto; em teoria, a estrela poderia ser quase tão antiga quanto o próprio universo. As órbitas deste sistema compacto de planetas são estáveis? A vida teve tempo suficiente para evoluir em qualquer um desses mundos?

“Nossos resultados realmente ajudam a restringir a evolução do sistema TRAPPIST-1, porque o sistema deve ter persistido por bilhões de anos. Isso significa que os planetas tiveram que evoluir juntos, caso contrário, o sistema teria caído há muito tempo”, disse Adam Burgasser, astrônomo da Universidade da Califórnia, San Diego, e autor principal do estudo. Burgasser juntou-se a Eric Mamajek, cientista adjunto do Programa Exoplanet Exploration da Nasa, baseado no Jet Propulsion Laboratory da NASA, Pasadena, Califórnia, para calcular a idade de TRAPPIST-1. Seus resultados serão publicados no The Astrophysical Journal.

TRAPPIST-1 é uma estrela anã ultra-fria na constelação Aquarius, e seus sete planetas orbitam muito perto dela. Créditos: NASA / JPL-Caltech.

Não está claro o que essa idade mais antiga significa para a habitabilidade dos planetas. Por um lado, as estrelas mais velhas iluminam menos que as estrelas mais jovens, e Burgasser e Mamajek confirmaram que TRAPPIST-1 é relativamente menos ativa em comparação com outras estrelas anãs ultra-frias. Por outro lado, uma vez que os planetas estão tão próximos da estrela, eles absorveram bilhões de anos de radiação de alta energia, o que poderia ter prejudicado atmosferas e grandes quantidades de água. De fato, o equivalente a um oceano da Terra pode ter evaporado de cada planeta TRAPPIST-1, exceto para os dois mais distantes da estrela hospedeira: planetas g e h. Em nosso próprio sistema solar, Marte é um exemplo de um planeta que provavelmente teve água líquida em sua superfície no passado, mas perdeu a maior parte de sua água e atmosfera para a radiação de alta energia do Sol ao longo de bilhões de anos.

No entanto, a velhice não significa necessariamente que a atmosfera de um planeta tenha sido corroída. Dado que os planetas TRAPPIST-1 têm densidades mais baixas do que a Terra, é possível que grandes reservatórios de moléculas voláteis, como a água, possam produzir atmosferas espessas que protejam as superfícies planetárias das radiações prejudiciais. Uma atmosfera espessa também poderia ajudar a redistribuir o calor para os lados escuros desses planetas trancados de forma tidual, aumentando o imobiliário habitável. Mas isso também pode invadir um processo de “estufa fugitiva”, em que a atmosfera se torna tão espessa que a superfície do planeta sobreaquece – como em Vênus.

“Se houver vida nesses planetas, eu especularei que tem que ser uma vida robusta, porque tem que ser capaz de sobreviver a alguns cenários potencialmente terríveis por bilhões de anos”, disse Burgasser.

Felizmente, as estrelas de baixa massa como TRAPPIST-1 têm temperaturas e brilhos que permanecem relativamente constantes ao longo de trilhões de anos, pontuados por ocasionais eventos de queima magnética. As vidas de pequenas estrelas como TRAPPIST-1 devem ser muito, muito mais longas do que a idade de 13,7 bilhões de anos do universo (o Sol, em comparação, tem uma vida útil estimada de cerca de 10 bilhões de anos).

“Estrelas muito mais massivas do que o Sol consumem seu combustível rapidamente, brilhando ao longo de milhões de anos e explodindo como supernovas”, disse Mamajek. “Mas TRAPPIST-1 é como uma vela lenta que brilhará por cerca de 900 vezes mais do que a idade atual do universo”.

Algumas das pistas que Burgasser e Mamajek usaram para medir a idade de TRAPPIST-1 incluíam a rapidez com que a estrela está se movendo em sua órbita em torno da Via Láctea (as estrelas mais rápidas tendem a ser mais antigas), a composição química da sua atmosfera e quantos flares TRAPPIST- 1 teve durante os períodos de observação. Essas variáveis ​​apontaram para uma estrela que é substancialmente mais antiga do que o nosso Sol.

Futuras observações com o Hubble Space Telescope da NASA e o próximo telescópio espacial James Webb podem revelar se esses planetas têm atmosferas e se essas atmosferas são como as da Terra.

“Estes novos resultados fornecem um contexto útil para futuras observações dos planetas de TRAPPIST-1, o que poderia nos dar uma ótima visão sobre como as atmosferas planetárias se formam e evoluem e se persistem ou não”, disse Tiffany Kataria, cientista exoplanetária da JPL, que não estava envolvida no estudo.

As observações futuras com o Spitzer poderão ajudar os cientistas a aprimorar suas estimativas das densidades dos planetas TRAPPIST-1, o que informaria suas composições.

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