Um exoplaneta coberto de água?

Uma equipa internacional de investigadores liderada por Charles Cadieux, estudante de doutoramento na Universidade de Montréal e membro do iREx (Institute for Research on Exoplanets), anunciou a descoberta de um exoplaneta em órbita de TOI-1452, uma de duas pequenas estrelas num sistema binário localizado na direção da constelação de Dragão, a cerca de 100 anos-luz da Terra.

O exoplaneta, conhecido como TOI-1452 b, é ligeiramente maior em tamanho e massa do que a Terra e está localizado à distância da sua estrela onde a temperatura não seria nem demasiado quente nem demasiado fria para a existência de água líquida à superfície. Os astrónomos pensam que pode ser um “planeta oceânico”, um planeta completamente coberto por uma espessa camada de água, semelhante a algumas das luas de Júpiter e Saturno.

Num artigo publicado dia 12 de agosto na revista The Astronomical Journal, Cadieux e a sua equipa descrevem as observações que elucidaram a natureza e as características deste exoplaneta único.

“Estou extremamente orgulhoso desta descoberta porque mostra o elevado calibre dos nossos investigadores e da instrumentação”, disse René Doyon, professor na Universidade de Montréal e diretor do iREx e do OMM (Observatoire du Mont-Mégantic). “Foi graças ao OMM, a um instrumento especial, concebido nos nossos laboratórios, chamado SPIRou e a um método analítico inovador, desenvolvido pela nossa equipa de investigação, que conseguimos detetar este exoplaneta único”.

Papel-chave do OMM

Foi o telescópio espacial TESS da NASA, que vigia todo o céu em busca de sistemas planetários semelhantes ao nosso, que colocou os investigadores no trilho de TOI-1452 b. Com base no sinal TESS, que mostrava uma ligeira diminuição de brilho a cada 11 dias, os astrónomos previram um planeta que tinha um diâmetro cerca de 70% maior do que o da Terra.

Charles Cadieux pertence a um grupo de astrónomos que faz observações de acompanhamento dos candidatos identificados pelo TESS, a fim de confirmar o seu tipo e características planetárias. Ele utiliza a câmara PESTO, instalada no telescópio do OMM e que foi desenvolvida pelo professor David Lafrenière da Universidade de Montréal e pelo seu estudante de doutoramento François-René Lachapelle.

“O OMM desempenhou um papel crucial na confirmação da natureza deste sinal e na estimativa do raio do planeta”, explicou Cadieux. “Esta não foi uma verificação de rotina. Tivemos de nos certificar que o sinal detetado pelo TESS era realmente provocado por um exoplaneta que orbitava TOI-1452, a maior das duas estrelas nesse sistema binário”.

A estrela hospedeira TOI-1452 é muito mais pequena do que o nosso Sol e é uma de duas estrelas de tamanho semelhante num sistema binário. As duas estrelas orbitam-se uma à outra e estão separadas por uma distância tão pequena – 97 UA, ou cerca de duas vezes e meia a distância entre o Sol e Plutão – que o telescópio TESS as vê como um único ponto de luz. Mas a resolução do instrumento PESTO é suficientemente alta para distinguir os dois objetos e as imagens mostram que o exoplaneta orbita TOI-1452, o que foi confirmado através de observações posteriores por uma equipa japonesa.

Para determinar a massa do planeta, os investigadores então observaram o sistema com o SPIRou, um instrumento instalado no CFHT (Canada-France-Hawaii Telescope) no Hawaii. Concebido em grande parte no Canadá, o SPIRou é ideal para estudar estrelas de baixa massa como TOI-1452, porque opera no espectro infravermelho, onde estas estrelas são mais brilhantes. Mesmo assim, foram necessárias mais de 50 horas de observação para estimar a massa do planeta, que se pensa ser quase cinco vezes maior do que a da Terra.

Os investigadores Étienne Artigau e Neil Cook, também do iREx na Universidade de Montréal, desempenharam um papel fundamental na análise dos dados. Desenvolveram um poderoso método analítico capaz de detetar o planeta nos dados recolhidos com o SPIRou. “O método LBL (“line-by-line”) permite-nos limpar os dados obtidos com o SPIRou de muitos sinais parasitas e revelar a fraca assinatura de planetas como o descoberto pela nossa equipa”, explicou Artigau.

A equipa também inclui os investigadores Farbod Jahandar e Thomas Vandal, dois estudantes de doutoramento na Universidade de Montréal. Jahandar analisou a composição da estrela hospedeira, que é útil para restringir a estrutura interna do planeta, enquanto Vandal estava envolvido na análise dos dados recolhidos com o SPIRou.

Um mundo de água

TOI-1452 b é provavelmente rochoso como a Terra, mas o seu raio, massa e densidade sugerem um mundo muito diferente do nosso. A Terra é essencialmente um planeta muito seco; embora por vezes lhe chamemos o Planeta Azul porque 70% da sua superfície está coberta por água, na realidade só constitui apenas uma fração insignificante da sua massa – menos de 1%.

A água pode ser muito mais abundante em alguns exoplanetas. Nos últimos anos, os astrónomos identificaram e determinaram o raio e a massa de muitos exoplanetas com um tamanho entre o da Terra e o de Neptuno (cerca de 3,8 vezes maior do que a Terra). Alguns destes planetas têm uma densidade que só pode ser explicada por uma grande fração da sua massa ser constituída por voláteis como a água. Estes mundos hipotéticos foram apelidados de “planetas oceânicos”.

“TOI-1452 b é um dos melhores candidatos a um planeta oceânico que encontrámos até à data”, disse Cadieux. “O seu raio e massa sugerem uma densidade muito inferior à que se esperaria para um planeta que é basicamente composto por metal e rocha, como a Terra”.

Mykhaylo Plotnykov e Diana Valencia da Universidade de Toronto são especialistas em modelagem de interiores exoplanetários. A sua análise de TOI-1452 b mostra que a água pode constituir até 30% da sua massa, uma proporção semelhante à de alguns satélites naturais no nosso Sistema Solar, tais como as luas Ganimedes e Calisto de Júpiter, e as luas Titã e Encélado de Saturno.

A continuar…

Um exoplaneta como TOI-1452 b é um candidato perfeito para observação com o Telescópio Espacial James Webb. É um dos poucos planetas temperados que exibem características consistentes com um planeta oceânico. Está suficientemente perto da Terra para que os investigadores possam esperar estudar a sua atmosfera e testar esta hipótese. E, num golpe de sorte, está localizado numa região do céu que o telescópio pode observar durante todo o ano.

“As nossas observações com o Telescópio Webb serão essenciais para melhor compreender TOI-1452 b”, disse Doyon, que é também o investigador principal do NIRISS, um dos quatro instrumentos científicos do Telescópio Espacial James Webb. “Assim que pudermos, vamos reservar tempo no Webb para observar este estranho e maravilhoso mundo”.

// iREx/Universidade de Montréal (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astronomical Journal)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais:

Notícias relacionadas:
EurekAlert!
ScienceDaily
PHYSORG
UPI
Forbes
Newsweek

TOI-1452 b:
NASA
Exoplanet.eu

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

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

OMM (Observatoire du Mont-Mégantic):
Página principal
Wikipedia

CFHT (Canada-France-Hawaii Telescope):
Página oficial
Wikipedia