Os cientistas desenvolveram um novo método para mapear as manchas de estrelas distantes, utilizando observações de planetas em órbita que cruzam a face das suas estrelas. O modelo baseia-se numa técnica que os investigadores utilizam há décadas para estudar as manchas estelares.

Ao melhorar a compreensão que os astrónomos têm das estrelas com manchas, o novo modelo - chamado StarryStarryProcess - pode ajudar a descobrir mais sobre as atmosferas planetárias e a sua potencial habitabilidade, utilizando dados de telescópios como a próxima missão Pandora da NASA.

"Muitos dos modelos que os investigadores usam para analisar dados de exoplanetas, ou mundos para lá do nosso Sistema Solar, partem do princípio que as estrelas são discos uniformemente brilhantes", disse Sabina Sagynbayeva, estudante na Universidade Stony Brook, em Nova Iorque, EUA. "Mas sabemos, só de olhar para o nosso próprio Sol, que as estrelas são mais complicadas do que isso. Modelar a complexidade pode ser difícil, mas a nossa abordagem dá aos astrónomos uma ideia de quantas manchas uma estrela pode ter, onde estão localizadas e quão brilhantes ou escuras são".

O artigo científico que descreve o StarryStarryProcess, liderado por Sagynbayeva, foi publicado na passada segunda-feira, dia 25 de agosto, na revista The Astrophysical Journal.

O TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA e o telescópio espacial Kepler, agora aposentado, foram concebidos para identificar planetas através de trânsitos, ou seja, quedas no brilho estelar provocadas quando um planeta passa em frente da sua estrela.

Estas medições revelam como a luz da estrela varia com o tempo durante cada trânsito, e os astrónomos podem organizá-las num gráfico a que chamam curva de luz. Tipicamente, a curva de luz de um trânsito traça uma suave trajetória para baixo quando o planeta começa a passar em frente à face da estrela. Atinge um brilho mínimo quando o mundo está completamente em frente da estrela e depois sobe gradualmente à medida que o planeta sai e o trânsito termina.

Ao medir o tempo entre trânsitos, os cientistas podem determinar a distância a que o planeta se encontra da sua estrela e estimar a temperatura da sua superfície. A quantidade de luz em "falta" na estrela, durante um trânsito, pode revelar o tamanho do planeta, o que pode sugerir a sua composição.

Porém, de vez em quando, a curva de luz de um planeta parece mais complicada, com pequenas depressões e picos adicionados ao arco principal. Os cientistas pensam que estes representam características escuras da superfície, semelhantes às manchas solares observadas no nosso próprio Sol - manchas estelares.

O número total de manchas do Sol varia ao longo do seu ciclo de 11 anos. Os cientistas utilizam-nas para determinar e prever o progresso desse ciclo, bem como os surtos de atividade solar que nos podem afetar aqui na Terra.

Da mesma forma, as manchas estelares são zonas mais frias, escuras e temporárias numa superfície estelar, cujos tamanhos e números mudam ao longo do tempo. A sua variabilidade tem impacto no que os astrónomos podem aprender sobre os planetas em trânsito.

Os cientistas já analisaram curvas de luz de trânsitos exoplanetários e das suas estrelas hospedeiras para observar as pequenas depressões e picos. Isto ajuda a determinar as propriedades da estrela hospedeira, tais como o seu nível geral de manchas, o ângulo de inclinação da órbita do planeta, a inclinação da rotação da estrela em relação à nossa linha de visão e outros factores. O modelo de Sagynbayeva utiliza curvas de luz que incluem não só informação sobre o trânsito, mas também sobre a rotação da própria estrela, para fornecer informação ainda mais detalhada sobre estas propriedades estelares.

"Saber mais sobre a estrela, por sua vez, ajuda-nos a aprender ainda mais sobre o planeta, como um ciclo de feedback", disse o coautor Brett Morris, engenheiro de software do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore. "Por exemplo, a temperaturas suficientemente baixas, as estrelas podem ter vapor de água nas suas atmosferas. Se quisermos procurar água nas atmosferas dos planetas à volta dessas estrelas - um indicador chave de habitabilidade - é melhor termos a certeza de que não estamos a confundir as duas coisas".

Para testar o seu modelo, Sagynbayeva e a sua equipa analisaram os trânsitos de um planeta chamado TOI-3884 b, localizado a cerca de 141 anos-luz de distância, na direção da constelação setentrional de Virgem.

Descoberto pelo TESS em 2022, os astrónomos pensam que o planeta é um gigante gasoso cerca de cinco vezes maior do que a Terra e com 32 vezes a sua massa.

A análise do StarryStarryProcess sugere que a estrela fria e fraca do planeta - chamada TOI-3384 - tem concentrações de manchas no seu polo norte, que também se inclina para a Terra, de modo que o planeta passa sobre o polo da nossa perspetiva.

Atualmente, os únicos conjuntos de dados disponíveis que podem ser ajustados pelo modelo de Sagynbayeva são no visível, o que exclui as observações infravermelhas feitas pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA. Mas a próxima missão Pandora da NASA beneficiará de ferramentas como esta. O pequeno satélite Pandora vai estudar as atmosferas dos exoplanetas e a atividade das suas estrelas hospedeiras com observações de longa duração em vários comprimentos de onda. O objetivo da missão Pandora é determinar como as propriedades da luz de uma estrela diferem quando passa pela atmosfera de um planeta, para que os cientistas possam medir melhor essas atmosferas usando o Webb e outras missões.

"O satélite TESS descobriu milhares de planetas desde o seu lançamento em 2018", disse Allison Youngblood, cientista do projeto TESS no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland. "Embora a missão Pandora vá estudar cerca de 20 mundos, vai fazer avançar a nossa capacidade de identificar os sinais que vêm das estrelas e os que vêm dos planetas. Quanto mais compreendermos as partes individuais de um sistema planetário, melhor compreenderemos o todo - e o nosso próprio Sistema Solar".

// NASA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal)

Quer saber mais?

Manchas estelares:
Wikipedia
Manchas solares (Wikipedia)

TOI-3884 b:
NASA
Exoplanet.eu
IPAC

Telescópio Espacial Kepler:
NASA
NASA - 2
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

Missão Pandora:
NASA
Wikipedia