A distribuição dos planetas nos mais de cinco mil sistemas solares distantes descobertos até à data constitui um puzzle complexo. Há uma região no mapa de órbitas planetárias, conhecida como deserto neptuniano, onde foram registados até agora muito poucos planetas semelhantes a Neptuno com órbitas entre dois e quatro dias em torno da sua estrela. Agora, uma equipa científica liderada pelo IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias) e pelo IAA-CSIC (Instituto de Astrofísica de Andalucía-Consejo Superior de Investigaciones Científicas) validou, utilizando uma técnica inovadora, novos planetas em torno de estrelas anãs vermelhas localizados precisamente neste deserto. A descoberta foi publicada na revista Astronomy & Astrophysics.

Este trabalho é o resultado da tese de mestrado de Alberto Peláez Torres (IAC-IAA-CSIC), orientado por Emma Esparza Borges e Enric Pallé Bagó, realizada no grupo de Exoplanetas do IAC. Durante o desenvolvimento do projeto, trabalharam principalmente com dados obtidos a partir do solo utilizando o instrumento MuSCAT2 (Multicolour Simultaneous Camera for Studying Atmospheres of Transiting Exoplanets 2), instalado no TCS (Telescopio Carlos Sánchez) do Observatório de Teide em Tenerife, bem como com dados do satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), com o objetivo de aumentar as probabilidades de validar o maior número possível de candidatos a exoplanetas.

O trabalho procurou clarificar a natureza planetária de treze TOIs (TESS Targeted Objects of Interest). "Estes objetos podem vir a ser planetas, bem como outros corpos que fotometricamente os imitam, tais como anãs castanhas - consideradas a ligação entre estrelas de baixa massa e grandes planetas gasosos - ou sistemas estelares binários", afirma Alberto Peláez Torres, investigador do IAC, do IAA-CSIC, que dirige o estudo.

Uma metodologia particularmente inovadora

Ao escolher o método mais adequado para identificar a natureza destes objetos planetários não classificados, a estrela hospedeira - em torno da qual orbitam - desempenha um papel fundamental. Nalguns casos, há planetas que orbitam estrelas cuja fraca luminosidade impede o estudo com técnicas mais tradicionais. É precisamente o caso das anãs vermelhas, as estrelas hospedeiras que estão no centro desta investigação.

"As estrelas do tipo M são ideais para descobrir possíveis planetas pequenos que orbitam à sua volta, devido à sua baixa temperatura e ao seu pequeno tamanho, que reduz o contraste entre os raios da estrela e do planeta”, explica Alberto Peláez.

Por seu lado, a investigadora do IAC, Emma Esparza, assegura que "este trabalho contribui para consolidar a fotometria multicor de trânsito como uma técnica válida e eficaz no domínio dos exoplanetas para confirmar ou excluir a natureza planetária dos candidatos propostos pela missão TESS".

Assim, o grupo de investigação optou por uma metodologia inovadora baseada na fotometria multicor de trânsitos, ou seja, a observação do brilho de uma estrela através de diferentes filtros de cor. Utilizaram instrumentos terrestres como o MuSCAT2, MuSCAT3 e LCO-SINISTRO, juntamente com observações de alta resolução espacial e as curvas de luz do TESS. Como resultado, validaram cinco dos candidatos a exoplanetas do TESS: TOI-1883 b, TOI-2274 b, TOI-2768 b, TOI-4438 b e TOI-5319 b.

A esta descoberta acresce o valor adicional de que vários dos cinco planetas validados, sobretudo TOI-2768 b, se encontram diretamente no deserto neptuniano. Esta região é caracterizada por uma escassez de planetas do tamanho de Neptuno, que é quatro vezes o raio da Terra, o que torna a descoberta particularmente invulgar. Estudos indicam que nesta zona ocorrem fenómenos físicos que a "esvaziam" de tais planetas, como a perda de massa atmosférica devido à irradiação de altamente energética da sua estrela, um processo conhecido como fotoevaporação.

"A descoberta de planetas no deserto neptuniano é crucial para o progresso no estudo de exoplanetas, uma vez que a investigação do estado das suas atmosferas pode esclarecer os fenómenos que afetam estes planetas e explicar a sua escassez nesta região", diz Alberto Peláez.

Isto também abre a porta a outras investigações futuras, uma vez que a equipa do MuSCAT2, composta por investigadores na Espanha e no Japão, realiza uma monitorização diária das estrelas que albergam possíveis planetas, identificadas pelo TESS e por outras missões, com o objetivo de continuar a descobrir e validar novos planetas. Este esforço continuará complementando as descobertas da missão TESS e validando os candidatos a planetas.

A região sombreada a azul mostra o deserto de Neptuno tal como definido por Mazeh et al. (2016). A região sombreada a cor-de-rosa corresponde à sugerida na nova definição da região proposta neste estudo. Além disso, a localização dos candidatos a planeta validados e não validados é mostrada no diagrama período-raio. Os polígonos verdes mostram a localização dos planetas validados. Crédito: Torres et al. (2024)

Nova definição empírica dos seus limites

Ao longo dos anos, as descobertas planetárias mostraram que o deserto neptuniano, um conceito proposto em 2016 que incluía planetas com períodos orbitais entre um e quatro dias e raios entre duas e seis vezes o da Terra, não corresponde à atual distribuição de exoplanetas.

Com esta premissa, o estudo agora publicado propõe uma nova definição do deserto neptuniano, que engloba apenas planetas entre duas e dez vezes o tamanho da Terra, e que, além disso, devem orbitar muito perto da sua estrela: se estiverem perto do limite mínimo deste intervalo, completam uma órbita num único dia; se forem maiores, demoram cerca de três dias.

Este trabalho não tem uma amostra suficientemente representativa de planetas validados - perto ou dentro do deserto neptuniano - para fornecer dados estatísticos conclusivos. "Mesmo assim, os planetas descobertos abrem a porta a futuros estudos sobre a sua massa, densidade e caracterização atmosférica, que poderão fornecer informações chave para compreender a natureza física desta região do espaço", conclui Alberto Peláez.

// IAC (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico (arXiv.org)

Quer saber mais?

TOI-1883 b:
NASA
ipac
Exoplanet.eu

TOI-2274 b:
NASA
ipac
Exoplanet.eu

TOI-2768 b:
NASA
ipac

TOI-4438 b:
NASA
ipac
Exoplanet.eu

TOI-5319 b:
NASA
ipac
Exoplanet.eu

Deserto neptuniano:
Wikipedia

Exoplanetas:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de exoplanetas mais próximos (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Lista de exoplanetas candidatos a albergar água líquida (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
NASA
Exoplanet.eu

TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite):
NASA
NASA/Goddard
Programa de Investigadores do TESS (HEASARC da NASA)
MAST (Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais)
Exoplanetas descobertos pelo TESS (NASA Exoplanet Archive)
Wikipedia

Observatório de Teide:
IAC
Wikipedia
TCS (Telescopio Carlos Sanchez) (IAC)