Uma “Terra” e um “Sol” vistos ao espelho

Entre os mais de 4000 exoplanetas conhecidos, KOI-456.04 é um tanto ou quanto especial: com pouco menos do dobro do tamanho da Terra, orbita uma estrela parecida com o Sol. E fá-lo a uma distância que pode permitir temperaturas planetárias à superfície favoráveis à vida. O objeto foi descoberto por uma equipa liderada pelo Instituto Max Planck para Investigação do Sistema Solar em Gotinga, Alemanha.

Telescópios espaciais como CoRoT, Kepler e TESS permitiram aos cientistas a descoberta de cerca de 4000 exoplanetas (planetas em torno de estrelas distantes) nos últimos 14 anos. A maioria destes planetas é do tamanho do gigante gasoso Neptuno, com aproximadamente quatro vezes o tamanho da Terra, e em órbitas relativamente próximas das suas estrelas hospedeiras. Mas os cientistas também descobriram alguns exoplanetas tão pequenos quanto a Terra que podem, potencialmente, ser rochosos. E um punhado desses pequenos planetas também estão à distância certa da estrela-mãe para potencialmente terem temperaturas superficiais moderadas para a presença de água líquida – o ingrediente essencial para a vida na Terra. “A imagem completa da habitabilidade, no entanto, envolve também uma análise das qualidades da estrela”, explica o Dr. René Heller, cientista do Instituto Max Planck e autor principal do novo estudo. Até agora, quase todos os exoplanetas com menos do dobro do tamanho da Terra e com potencial para temperaturas superficiais moderadas estão em órbita de anãs vermelhas.

As estrelas anãs vermelhas são conhecidas por terem vidas extremamente longas. A vida num exoplaneta em órbita de uma estrela anã vermelha velha pode ter tido o dobro do tempo que a vida na Terra para se formar e evoluir. Mas a radiação de uma anã vermelha é principalmente infravermelha, em de luz visível. Muitas anãs vermelhas são também notórias por emitir explosões altamente energéticas e por “fritar” os seus planetas, que mais tarde se tornariam habitáveis. Além disso, o seu brilho mais fraco requer que um planeta habitável esteja tão perto da estrela que a gravidade estelar começa a deformar substancialmente o planeta. O aquecimento de marés resultante pode provocar um vulcanismo global fatal. Tudo combinado, a habitabilidade dos planetas em torno de anãs vermelhas é muito debatida na comunidade científica.

No seu novo artigo científico, a equipa de cientistas do Instituto Max Planck, do Observatório Sonneberg, da Universidade de Gotinga, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz e da NASA relata agora a descoberta um candidato a planeta com menos do dobro do tamanho da Terra e com uma iluminação moderada de uma estrela parecida com o Sol. A uma distância de pouco mais de 3000 anos-luz do Sistema Solar, a estrela Kepler-160 estava localizada no campo de visão da missão principal do Kepler e foi observada continuamente de 2009 a 2013. Com 1,1 raios solares, a sua temperatura superficial de 5200º (menos 300º que o Sol), e a sua luminosidade estelar muito parecida com a do Sol fazem dela um retrato astrofísico da nossa própria estrela-mãe.

Sabemos que Kepler-160 alberga planetas há cerca de seis anos, Kepler-160 b e Kepler-160 c. Ambos os planetas são substancialmente maiores que a Terra e em órbitas relativamente próximas da sua estrela. As suas temperaturas superficiais certamente os tornariam mais quentes que um forno e tudo menos hospitaleiros para a vida como a conhecemos. Mas pequenas variações no período orbital do planeta Kepler-160c deram aos cientistas a assinatura de um terceiro planeta que ainda não havia sido confirmado.

A equipa de cientistas alemães e norte-americanos regressou agora aos dados de arquivo de Kepler-160 recolhidos pelo telescópio Kepler para procurar planetas adicionais em redor daquela estrela e verificar a origem planetária do objeto que perturbava a órbita de Kepler-160 c. Heller e colegas haviam conseguido encontrar um total de 18 exoplanetas em dados antigos do Kepler.

Na caça exoplanetária, os cientistas geralmente procuram variações repetidas no brilho estelar. Estas diminuições temporárias, geralmente apenas 1% ou menos em relação ao brilho estelar aparente, podem ser provocadas por planetas que, da perspetiva da Terra, transitam os discos das suas estrelas hospedeiras. A ideia principal de Michael Hippke, coautor do novo trabalho, e de Heller, era usar um modelo físico detalhado da variação do brilho estelar em vez de procurar uma queda de brilho e posterior aumento de volta ao normal em curvas de luz estelares. Esta aproximação foi a técnica de pesquisa padrão durante quase duas décadas. “A nossa melhoria é particularmente importante na procura de pequenos planetas do tamanho da Terra,” explica Heller. “O sinal planetário é tão fraco que está quase totalmente oculto no ruído dos dados. A nossa nova máscara de investigação é um pouco melhor a separar um verdadeiro sinal exoplanetário do ruído nos casos mais críticos,” acrescenta Heller.

O seu novo algoritmo de busca foi crucial para a descoberta do novo candidato a planeta em trânsito, KOI-456.04. “A nossa análise sugere que Kepler-160 é orbitado não por dois, mas por um total de quatro planetas,” resume Heller no seu novo estudo. Um dos dois planetas que Heller e colegas encontraram é Kepler-160 d, o planeta anteriormente suspeito, responsável pela órbita distorcida de Kepler-160c. Kepler-160d não mostra nenhum trânsito na cuva de luz da estrela e, portanto, foi confirmado indiretamente. O outro planeta, formalmente um candidato a planeta, é KOI-456.04, provavelmente um planeta em trânsito com 1,9 vezes o raio da Terra e um período orbital de 378 dias. Dada a sua estrela-mãe parecida com o Sol, o período orbital muito parecido ao da Terra resulta numa insolação muito parecida à da Terra – tanto em termos da quantidade de luz recebida quanto da cor da luz. Assim sendo, KOI-456.04 está situado na zona habitável da estrela – a gama de distâncias em torno de uma estrela que permite água líquida à superfície de um planeta parecido com a Terra – que é comparável à posição da Terra em redor do Sol.

“KOI-456.04 é relativamente grande quando comparado com muitos outros planetas considerados potencialmente habitáveis. Mas é a combinação deste tamanho inferior ao dobro do planeta Terra e a sua estrela hospedeira do tipo solar que o torna tão especial e familiar,” clarifica Heller. Como consequência, as condições à superfície de KOI-456.04 podem ser semelhantes às conhecidas na Terra, desde que a sua atmosfera não seja muito espessa e não muito diferente da da Terra. Se KOI-456.04 tiver uma atmosfera quase inerte com um efeito de estufa semelhante ao da Terra, então a sua temperatura superficial será em média de 5º C, cerca de dez graus abaixo da temperatura global média da Terra.

Atualmente, não se pode descartar completamente que KOI-456.04 é um acaso estatístico ou um erro sistemático de medição, em vez de um planeta genuíno. A equipa estima que as chances de natureza planetária de KOI-456.04 rondem os 85% pró-planeta. A classificação definitiva como planeta requer 99%. Embora alguns dos telescópios terrestres mais poderosos da Terra possam validar este candidato com observações de um dos seus próximos trânsitos, também tem boas hipóteses que a missão espacial PLATO da ESA seja capaz de uma confirmação. O lançamento do PLATO está previsto para 2026 e um dos seus objetivos científicos principais é a descoberta de planetas do tamanho da Terra em torno de estrelas semelhantes ao Sol. Se o PLATO estiver orientado de forma a observar novamente o campo de visão da missão principal do Kepler, KOI-456.04 poderá ser confirmado e estudado com ainda mais detalhe.

// Instituto Max Planck (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais:

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Forbes
CNN

Kepler-160:
Wikipedia
Kepler-160 b (NASA)
Kepler-160 b (Exoplanet.eu)
Kepler-160 c (NASA)
Kepler-160 c (Exoplanet.eu)

Exoplanetas:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
PlanetQuest
Enciclopédia dos Planetas Extrasolares

Telescópio Espacial Kepler:
NASA (página oficial)
K2 (NASA)
Arquivo de dados do Kepler
Arquivo de dados da missão K2
Wikipedia

PLATO:
ESA
Wikipedia