Ilustração dos dois recém-descobertos exoplanetas rochosos que podem ser ideais para observações atmosféricas de acompanhamento.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
Astrónomos de várias instituições descobriram um novo sistema multiplanetário na nossa vizinhança solar situado a apenas 10 parsecs, ou cerca de 33 anos-luz, da Terra, tornando-o um dos sistemas multiplanetários conhecidos mais próximos do nosso.
No coração do sistema encontra-se uma pequena e fria estrela anã M, chamada HD 260655, e os astrónomos descobriram que alberga pelo menos dois planetas terrestres do tamanho da Terra. Os mundos rochosos provavelmente não são habitáveis, pois as suas órbitas são relativamente íntimas, expondo os planetas a temperaturas demasiado elevadas para sustentar água líquida à superfície.
No entanto, os cientistas estão entusiasmados com este sistema porque a proximidade e o brilho da sua estrela vão dar-lhes uma visão mais detalhada das propriedades dos planetas e dos sinais de qualquer atmosfera que possam conter.
"Ambos os planetas neste sistema são, cada um, considerados dos melhores alvos para estudo atmosférico devido ao brilho da sua estrela," diz Michelle Kunimoto, pós-doutorada do Instituto Kavli para Astrofísica e Investigação Espacial do MIT e uma das principais cientistas da descoberta. "Será que existe uma atmosfera rica e volátil em torno destes planetas? E será que existem sinais de espécies à base de água ou de carbono? Estes planetas são testes fantásticos para estas explorações."
O poder dos dados
O novo sistema planetário foi inicialmente detetado pelo TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA, uma missão liderada pelo MIT que foi concebida para observar as estrelas mais próximas e brilhantes e detetar quedas periódicas na luz, quedas estas que poderiam assinalar a passagem de um planeta.
Em outubro de 2021, Kunimoto, membro da equipa científica do TESS no MIT, estava a monitorizar os dados que estavam a ser transmitidos pelo TESS quando reparou num par de mergulhos periódicos na luz estelar, ou trânsitos, na estrela HD 260655.
Ela correu as deteções através do "pipeline" de inspeção científica da missão e os sinais foram logo classificados como dois objetos de interesse TESS, ou TOI (TESS Objects of Interest) - objetos assinalados como potenciais planetas. Os mesmos sinais também foram encontrados independentemente pelo SPOC (Science Processing Operations Center), o "pipeline" oficial da busca exoplanetária do TESS, com sede no Centro Espacial Ames da NASA. Os cientistas normalmente fazem observações de acompanhamento, com outros telescópios, para confirmar que os objetos são de facto planetas.
O processo de classificação e posterior confirmação de novos planetas pode muitas vezes demorar vários anos. Para HD 260655, esse processo foi encurtado significativamente com a ajuda de dados de arquivo.
Logo após Kunimoto ter identificado os dois potenciais planetas em torno de HD 260655, Avi Shporer, também do MIT, procurou ver se a estrela tinha sido observada anteriormente por outros telescópios. Por sorte, HD 260655 estava listada num levantamento de estrelas realizado pelo HIRES (High Resolution Echelle Spectrometer), um instrumento que opera como parte do Observatório Keck no Hawaii. O HIRES tinha vindo a monitorizar a estrela, juntamente com uma série de outras estrelas, desde 1998, e os investigadores puderam ter acesso aos dados do levantamento disponíveis ao público.
HD 260655 também estava listada como parte de outro levantamento independente pelo CARMENES, um instrumento que funciona como parte do Observatório de Calar Alto na Espanha. Como estes dados eram privados, a equipa contactou membros tanto do HIRES como do CARMENES com o objetivo de combinar o poder dos seus dados.
"Estas negociações são por vezes bastante delicadas," observa Shporer. "Felizmente, as equipas concordaram em trabalhar em conjunto. Esta interação humana é quase tão importante na obtenção de dados [como as observações propriamente ditas]."
Atração planetária
No final, este esforço colaborativo confirmou rapidamente a presença de dois planetas em torno de HD 260655 em cerca de seis meses.
Para confirmar que os sinais do TESS eram, de facto, de dois planetas em órbita, os investigadores examinaram os dados da estrela tanto do HIRES como do CARMENES. Ambos os levantamentos medem a oscilação gravitacional de uma estrela, também conhecida como velocidade radial.
"Cada planeta em órbita de uma estrela vai exercer um pequeno puxão gravitacional na sua estrela," explica Kunimoto. "O que procuramos é qualquer movimento ligeiro dessa estrela que possa indicar que um objeto de massa planetária está a puxá-la."
A partir dos dois conjuntos de dados de arquivo, os investigadores encontraram sinais estatisticamente significativos de que os sinais detetados pelo TESS eram, de facto, dois planetas em órbita.
"Foi aí que soubemos que tínhamos encontrado algo muito excitante," diz Shporer.
A equipa analisou então mais de perto os dados do TESS para determinar as propriedades de ambos os planetas, incluindo os períodos orbitais e tamanhos. Determinaram que o planeta interior, apelidado HD 260655b, orbita a estrela a cada 2,8 dias e é cerca de 1,2 vezes maior que a Terra. O segundo planeta exterior, HD 260655c, completa uma órbita a cada 5,7 dias e tem 1,5 vezes o tamanho da Terra.
A partir dos dados de velocidade radial do HIRES e do CARMENES, os cientistas conseguiram calcular a massa dos planetas, que está diretamente relacionada com a amplitude pela qual cada planeta "puxa" a estrela. Descobriram que o planeta interior tem cerca do dobro da massa da Terra, enquanto que o planeta exterior tem cerca de três massas terrestres. A partir do seu tamanho e massa, a equipa estimou a densidade de cada planeta. O planeta interior, mais pequeno, é ligeiramente mais denso do que a Terra, enquanto que o planeta exterior, maior, é um pouco menos denso. Ambos os exoplanetas, com base na sua densidade, são provavelmente terrestres, ou rochosos em termos de composição.
Os investigadores também estimam, com base nas suas órbitas curtas, que a superfície do planeta interior tem uma temperatura de cerca de 710 K, enquanto o planeta exterior ronda os 560 K.
"Consideramos essa gama de temperaturas fora da zona habitável, demasiado quente para que exista água líquida à superfície," disse Kunimoto.
"Mas podem existir mais planetas no sistema," acrescenta Shporer. "Há muitos sistemas multiplanetários que albergam cinco ou seis planetas, especialmente em torno de estrelas pequenas como esta. Esperamos encontrar mais, e um deles poderá estar na zona habitável. É um pensamento otimista."
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