DESCOBERTA UMA SUPER-TERRA QUE PODERÁ SER USADA PARA TESTAR MODELOS DE ATMOSFERAS PLANETÁRIAS 9 de março de 2021
Impressão de artista da atmosfera de Gliese 486b.
Crédito: RenderArea
Ao longo dos últimos 25 anos, os astrónomos descobriram uma grande variedade de exoplanetas, compostos por rocha, gelo e gás, graças à construção de instrumentos astronómicos projetados especificamente para a caça de planetas. Além disso, usando uma combinação de diferentes técnicas de observação, foram capazes de determinar um grande número de massas, tamanhos e, portanto, densidades dos planetas, o que os ajuda a estimar a sua composição interna e a elevar o número de planetas que foram descobertos para lá do Sistema Solar.
No entanto, o estudo das atmosferas dos planetas rochosos, que por sua vez permitiria caracterizar completamente aqueles exoplanetas semelhantes à Terra, é extremamente difícil com os instrumentos atualmente disponíveis. Por isso, os modelos atmosféricos para planetas rochosos ainda não foram testados.
Assim sendo, é interessante que os astrónomos do projeto CARMENES (Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical échelle Spectrographs), um consórcio do qual o IAC (Instituto de Astrofísica das Canárias) é parceiro, recentemente publicaram um estudo, liderado por Trifon Trifonov, astrónomo do Instituto Max Planck para Astronomia em Heidelberg (Alemanha), sobre a descoberta de uma super-Terra quente em órbita de uma anã vermelha próxima, Gliese 486, a apenas 26 anos-luz do Sol.
Para tal, os cientistas usaram as técnicas combinadas de fotometria de trânsito e espectroscopia de velocidade radial, e usaram, entre outras, observações com o instrumento MuSCAT2 (Multicolour Simultaneous Camera for studying Atmospheres of Transiting exoplanets) acoplado ao Telescópio Carlos Sánchez de 1,52 metros no Observatório de Teide. Os resultados deste estudo foram publicados na revista Science.
O planeta que descobriram, chamado Gliese 486b, tem uma massa 2,8 vezes a da Terra e é apenas 30% maior. "Calculando a sua densidade média a partir das medições da sua massa e raio, inferimos que a sua composição é parecida à de Vénus ou da Terra, que possuem núcleos metálicos no seu interior," explica Enric Pallé, investigador do IAC e coautor do artigo.
Gliese 486b orbita a sua estrela hospedeira num percurso circular a cada 1,5 dias, a uma distância de 2,5 milhões de quilómetros. Apesar de estar tão perto da sua estrela, o planeta provavelmente conservou parte da sua atmosfera original (a estrela é muito menos quente do que o nosso Sol), de modo que é um bom candidato para ser observado em mais detalhe com a próxima geração de telescópios espaciais e terrestres.
Para Trifonov, "o facto deste planeta estar tão perto da sua estrela é excitante porque será possível estudá-lo em mais detalhe usando telescópios poderosos como o iminente Telescópio Espacial James Webb e o ELT (Extremely Large Telescope), atualmente em construção."
Gliese 486b leva o mesmo tempo a completar uma rotação sob si próprio do que a completar uma órbita à volta da sua estrela-mãe, de modo que tem sempre o mesmo lado voltado para a estrela. Embora Gliese 486 seja muito mais fraca e fria que o Sol, a radiação é tão intensa que a superfície do planeta aquece até pelo menos 700 K (cerca de 430º C). Por isso, a superfície de Gliese 486b é provavelmente mais parecida com a superfície de Vénus do que a da Terra, com uma paisagem quente e seca, com rios ardentes de lava. No entanto, ao contrário de Vénus, Gliese 486b pode ter uma atmosfera fina.
Os cálculos feitos com modelos existentes de atmosferas planetárias podem ser consistentes com cenários de superfície quente e atmosfera fina porque a irradiação estelar tende a evaporar a atmosfera, enquanto a gravidade do planeta tende a retê-la. A determinação do equilíbrio entre as duas contribuições é, nos dias de hoje, difícil.
"A descoberta de Gliese 486b foi um golpe de sorte. Se fosse cerca de cem graus mais quente, toda a sua superfície seria lava e a sua atmosfera seria rocha vaporizada," explica José Antonio Caballero, investigador do Centro de Astrobiologia e coautor do artigo. "Por outro lado, se Gliese 486b fosse cerca de cem graus mais frio, não seria adequado para observações de acompanhamento."
Futuras observações planeadas pela equipa do CARMENES tentarão determinar a sua inclinação orbital, o que torna possível que Gliese 486 atravessa a linha de visão entre nós e a superfície da estrela, ocultando parte da sua luz, e produzindo o que é conhecido como trânsitos.
Vão também tentar fazer medições espectroscópicas, usando "espectroscopia de emissão", quando as áreas do hemisfério iluminado pela estrela forem visíveis como fases do planeta (análogas às fases da nossa Lua), durante as órbitas de Gliese 486b, antes de desaparecer por trás da estrela.
"Mal podemos esperar até que os novos telescópios estejam disponíveis," admite Trifonov. "Os resultados que possamos obter com eles vão ajudar-nos a compreender melhor as atmosferas dos planetas rochosos, a sua extensão, a sua altíssima densidade, a sua composição e a sua influência na distribuição de energia em torno dos planetas".
O projeto CARMENES, cujo consórcio é formado por 11 institutos de investigação na Espanha e na Alemanha, tem como objetivo monitorizar um conjunto de 350 estrelas anãs vermelhas em busca de planetas como a Terra, usando um espectrógrafo no telescópio de 3,5 m do Observatório de Calar Alto (Espanha). O presente estudo também usou medições espectroscópicas para inferir a massa de Gliese 486b. As observações foram feitas com o instrumento MAROON-X acoplado ao Telescópio Gemini Norte (8,1 m) nos EUA, e os dados de arquivo foram recolhidos pelo Telescópio Keck de 10 m (EUA) e pelo telescópio de 3,6 m do ESO (Chile).
As observações fotométricas provêm do observatório espacial TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA (EUA), cujos dados foram usados para obter o raio do planeta. Provêm também do instrumento MuSCAT2 acoplado ao Telescópio Carlos Sánchez de 1,52 m do Observatório de Teide (Espanha) e do LCOGT (Las Cumbres Observational Global Telescope) no Chile, entre outros.
O diagrama fornece uma estimativa das composições internas de exoplanetas selecionados com base nas suas massas e raios em unidades terrestres. O ponto vermelho representa Gliese 486b, e os símbolos laranjas representam planetas em torno de estrelas frias como Gliese 486. Os pontos cinzentos mostram planetas em órbita de estrelas mais quentes. As curvas coloridas indicam as relações teóricas de massa-raio para a água pura a 700K (azul), para o mineral enstatita (laranja), para a Terra (verde) e para o ferro puro (vermelho). Para efeitos de comparação, o diagrama também realça Vénus e a Terra.
Crédito: Trifonov et al./Departamento Gráfico do Instituto Max Planck para Astronomia
Impressão de artista da superfície de Gliese 486b.
Crédito: RenderArea
O gráfico ilustra a órbita de um exoplaneta rochoso em trânsito como Gliese 486b em torno da sua estrela hospedeira. Durante o trânsito, o planeta eclipsa o disco estelar. Simultaneamente, uma pequena porção da luz estelar passa pela atmosfera planetária. À medida que Gliese 486b continua o seu percurso, partes do hemisfério iluminado tornam-se visíveis como fases até que o planeta desaparece por trás da estrela.
Crédito: Departamento Gráfico do Instituto Max Planck para Astronomia
