Uma equipa liderada pelo IREx (Trottier Institute for Research on Exoplanets) da Universidade de Montreal realizou o estudo mais preciso até à data do sistema planetário L 98-59 e confirmou a existência de um quinto planeta na zona habitável da estrela, onde as condições poderiam permitir a existência de água líquida.

Planetas vulcânicos, uma sub-Terra e um mundo aquático

L 98-59, uma pequena anã vermelha localizada a apenas 35 anos-luz da Terra, abriga três pequenos exoplanetas em trânsito descobertos em 2019, graças ao telescópio espacial TESS da NASA, e um quarto planeta revelado através de medições de velocidade radial com o espetrógrafo ESPRESSO do VLT do ESO. Todos os quatro planetas orbitam a sua estrela-mãe numa configuração orbital compacta, todos a distâncias cinco vezes mais próximas do que Mercúrio está do Sol.

Ao reanalisar cuidadosamente um rico conjunto de observações de telescópios terrestres e espaciais, uma equipa liderada pelo investigador Charles Cadieux, da Universidade de Montreal e do IREx, determinou os tamanhos e massas dos planetas com uma precisão sem precedentes.

"Estes novos resultados pintam o quadro mais completo que alguma vez tivemos do fascinante sistema L 98-59", disse Cadieux. "É uma demonstração poderosa do que podemos alcançar combinando dados de telescópios espaciais e instrumentos de alta precisão na Terra, e dá-nos alvos importantes para futuros estudos atmosféricos com o Telescópio Espacial James Webb".

Todos os planetas do sistema têm massas e tamanhos compatíveis com o regime terrestre. O planeta mais interior, L 98-59 b, tem apenas 84% do tamanho da Terra e cerca de metade da sua massa, tornando-o uma das raras sub-Terras conhecidas com parâmetros bem medidos.

Os dois planetas interiores podem ter atividade vulcânica extrema devido ao aquecimento de maré, semelhante à lua vulcânica de Júpiter, Io, no Sistema Solar. Entretanto, o terceiro, com densidade excecionalmente baixa, pode ser um "mundo aquático", um planeta rico em água diferente de qualquer outro do nosso Sistema Solar.

As medições refinadas revelam órbitas quase perfeitamente circulares para os planetas interiores, uma configuração favorável para futuras deteções atmosféricas.

"Com a sua diversidade de mundos rochosos e variedade de composições planetárias, L 98-59 é um laboratório único para abordar algumas das questões mais prementes do campo: de que são feitas as super-Terras e os sub-Neptunos? Os planetas formam-se de maneira diferente em torno de estrelas pequenas? Os planetas rochosos em torno de anãs vermelhas podem reter atmosferas ao longo do tempo?", acrescenta René Doyon, coautor do estudo, professor da Universidade de Montreal e diretor do IREx.

Um quinto planeta na zona habitável

Uma das principais descobertas deste estudo é a confirmação de um quinto planeta no sistema L 98-59. Este planeta, designado L 98-59 f, não transita a sua estrela hospedeira - o que significa que não passa diretamente entre nós e a estrela - mas a sua presença foi revelada através de variações subtis no movimento da estrela, detetadas usando medições de velocidade radial do HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) montado no telescópio de 3,6 metros do Observatório de La Silla e dados do ESPRESSO.

L 98-59 f recebe aproximadamente a mesma quantidade de energia estelar que a Terra recebe do Sol, o que o coloca firmemente dentro da zona temperada, ou habitável, uma região onde a água pode permanecer na forma líquida.

"Encontrar um planeta temperado num sistema tão compacto torna esta descoberta particularmente excitante", disse Cadieux. "Destaca a notável diversidade dos sistemas exoplanetários e reforça a importância de estudar mundos potencialmente habitáveis em torno de estrelas de baixa massa".

Este estudo utiliza dados de dois telescópios terrestres: o VLT (canto superior esquerdo) e o telescópio de 3,6 metros do ESO, com o instrumento HARPS (canto superior direito), bem como dois telescópios espaciais: TESS e JWST, aqui representados artisticamente, respetivamente, no canto inferior esquerdo e no canto inferior direito. Crédito: VLT - ESO/G. Hüdepohl; telescópio de 3,6 m - ESO; TESS e JWST - NASA

Desvendando novas informações com observações existentes

Em vez de solicitar novo tempo de observação com telescópios, a equipa fez essas descobertas com base num rico arquivo de dados do telescópio espacial TESS da NASA, dos espetrógrafos HARPS e ESPRESSO do ESO no Chile e do JWST.

Utilizaram a nova técnica de análise de velocidade radial linha por linha introduzida pelos investigadores do IREx em 2022 para melhorar significativamente a precisão dos dados. Ao combiná-la com um novo indicador de temperatura diferencial também desenvolvido pela equipa, conseguiram identificar e remover com precisão o sinal de atividade estelar dos dados, revelando o sinal planetário com detalhes sem precedentes.

Ao combinar essas medições melhoradas com a análise dos trânsitos observados pelo JWST, a equipa duplicou a precisão das estimativas de massa e raio dos planetas conhecidos.

"Desenvolvemos estas técnicas para revelar este tipo de potencial oculto nos dados de arquivo", acrescenta Étienne Artigau, coautor do estudo e investigador da Universidade de Montreal. "Também destaca como o aperfeiçoamento das ferramentas de análise nos permite melhorar as descobertas anteriores com dados que estão apenas à espera de serem revisitados".

Próxima paragem: Webb

Estes resultados confirmam L 98-59 como um dos sistemas próximos mais atraentes para explorar a diversidade dos planetas rochosos e, eventualmente, procurar sinais de vida.

A sua proximidade, o pequeno tamanho da sua estrela e a variedade de composições planetárias e órbitas tornam-no um candidato ideal para um acompanhamento atmosférico com o JWST, que a equipa do IREx já começou.

"Com estes novos resultados, L 98-59 junta-se ao seleto grupo de sistemas planetários compactos próximos que esperamos compreender com mais detalhes nos próximos anos", diz Alexandrine L’Heureux, coautora do estudo e estudante de doutoramento na Universidade de Montreal. "É emocionante vê-lo ao lado de sistemas como TRAPPIST-1 na nossa busca para desvendar a natureza e a formação de pequenos planetas que orbitam estrelas anãs vermelhas".

// Universidade de Montreal (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (arXiv)

Quer saber mais?

CCVAlg - Astronomia:
06/08/2021 - Novas observações do ESO mostram que exoplaneta rochoso tem apenas metade da massa de Vénus
02/07/2019 - TESS encontra o seu exoplaneta mais pequeno até agora

L 98-59:
Simbad
ipac
Wikipedia
L 98-59 b (NASA)
L 98-59 b (Exoplanet.eu)
L 98-59 b (Wikipedia)
L 98-59 c (NASA)
L 98-59 c (Exoplanet.eu)
L 98-59 d (NASA)
L 98-59 d (Exoplanet.eu)
L 98-59 e (NASA)
L 98-59 e (Exoplanet.eu)
L 98-59 f (Exoplanet.eu)

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

VLT (Very Large Telescope):
ESO
Wikipedia
Espetrógrafo ESPRESSO (ESO)

Observatório de La Silla:
ESO
Wikipedia
HARPS (ESO)
HARPS (Wikipedia)

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

JWST (Telescópio Espacial James Webb):
NASA
STScI
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ESA
ESA/Webb
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