16/12/2022 - 12:32
Uma equipe liderada por astrônomos da Universidade de Montreal (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 Lira, são diferentes de qualquer planeta encontrado em nosso Sistema Solar.
A equipe, liderada pela doutoranda Caroline Piaulet, do Instituto Trottier de Pesquisa de Exoplanetas (iREx) da Universidade de Montreal, publicou um estudo detalhado de um sistema planetário conhecido como Kepler-138 na revista Nature Astronomy.
Piaulet, que faz parte da equipe de pesquisa de Björn Benneke na universidade, observou os exoplanetas Kepler-138c e Kepler-138d com o Telescópio Espacial Hubble, da Nasa/ESA, e o aposentado telescópio espacial Spitzer, da Nasa, e descobriu que os planetas – que têm cerca de uma vez e meia o tamanho da Terra – poderiam ser compostos em grande parte por água. Esses planetas e um companheiro planetário mais próximo da estrela, Kepler-138b, haviam sido descobertos anteriormente pelo também aposentado Telescópio Espacial Kepler, da Nasa.
Observação inédita
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 – deveria 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 muito tempo pelos astrônomos.”
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, dizem os pesquisadores, seriam algumas das luas geladas no Sistema Solar externo, que também são compostas em grande parte por água em torno de um núcleo rochoso.
Envoltórios de vapor d’água
“Imagine versões maiores de Europa ou Encélado, as luas ricas em água que orbitam 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 envoltórios 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 sob 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 mais um planeta, chamado TOI-1452 b, que poderia ser coberto por um oceano de água líquida. Mas será necessário usar o Telescópio Espacial James Webb para estudar sua atmosfera e confirmar a presença do oceano.
Novo exoplaneta no sistema
Em 2014, dados do Telescópio Espacial Kepler permitiram aos astrônomos anunciar a detecção de três planetas orbitando Kepler-138, uma estrela anã vermelha na constelação de Lira. Isso foi baseado em uma queda mensurável na luz das estrelas quando o planeta passou momentaneamente de sua estrela, um trânsito.
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 no sistema, a fim de estudar sua atmosfera.
Enquanto as observações anteriores do Kepler mostravam apenas trânsitos de três pequenos planetas em torno de Kepler-138, Piaulet e seus colegas ficaram surpresos ao descobrir que as observações do Hubble e do Spitzer sugeriam a presença de um quarto planeta no sistema, Kepler-138e.
Esse 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.
Natureza em aberto
A natureza desse planeta adicional recém-descoberto, no entanto, permanece uma questão em aberto porque ele não parece transitar pela sua estrela hospedeira. Observar o trânsito do exoplaneta teria permitido aos astrônomos determinar seu tamanho.
Com Kepler-138e agora na foto, 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.
