Um grupo de cientistas publicou na revista científica Nature Astronomy um estudo onde indica que descobriu dois exoplanetas que parecem estar cobertos por água – um ingrediente considerado essencial para a formação de vida.
Neste artigo:
Introdução
Uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade de Montreal encontrou evidências de que dois exoplanetas orbitando uma estrela anã vermelha são “mundos aquáticos”, onde a água compõe uma grande fração de todo o planeta. Esses mundos, localizados em um sistema planetário a 218 anos-luz de distância na constelação de Lyra, são diferentes de qualquer planeta encontrado em nosso sistema solar.
A equipe, liderada por Caroline Piaulet , do Trottier Institute for Research on Exoplanets da Universidade de Montreal, publicou um estudo detalhado deste sistema planetário, conhecido como Kepler-138, na revista Nature Astronomy hoje.
Piaulet e colegas observaram os exoplanetas Kepler-138 c e Kepler-138 d com o Hubble da NASA e os telescópios espaciais aposentados Spitzer e descobriram que os planetas podem ser compostos em grande parte por água. Esses dois planetas e um companheiro planetário menor mais próximo da estrela, Kepler-138 b , foram descobertos anteriormente pelo Telescópio Espacial Kepler da NASA. O novo estudo também encontrou evidências de um quarto planeta.
A água não foi detectada diretamente em Kepler-138 c e d, mas comparando os tamanhos e massas dos planetas com os modelos, os astrônomos concluem que uma fração significativa de seu volume – até a metade – deve ser feita de materiais que são mais leve que a rocha, mas mais pesado que o hidrogênio ou o hélio (que constituem a maior parte dos planetas gigantes gasosos como Júpiter). O mais comum desses materiais candidatos é a água.
“Antes pensávamos que planetas um pouco maiores que a Terra eram grandes bolas de metal e rocha, como versões ampliadas da Terra, e é por isso que os chamamos de super-Terras“, explicou Björn Benneke , coautor do estudo e professor de astrofísica na Universidade de Montreal. “No entanto, agora mostramos que esses dois planetas, Kepler-138 c e d, são bastante diferentes em natureza e que uma grande fração de todo o seu volume é provavelmente composta de água. É a melhor evidência até agora para mundos aquáticos, um tipo de planeta que foi teorizado pelos astrônomos como existindo por um longo tempo.”
Com volumes superiores a três vezes o da Terra e massas duas vezes maiores, os planetas c e d têm densidades muito mais baixas que a Terra. Isso é surpreendente porque a maioria dos planetas apenas um pouco maiores que a Terra que foram estudados em detalhes até agora pareciam ser mundos rochosos como o nosso. A comparação mais próxima, dizem os pesquisadores, seria algumas das luas geladas no sistema solar externo, que também são compostas em grande parte por água em torno de um núcleo rochoso.
“Imagine versões maiores de Europa ou Encélado, as luas ricas em água orbitando Júpiter e Saturno, mas muito mais próximas de suas estrelas”, explicou Piaulet. “Em vez de uma superfície gelada, eles abrigariam grandes envelopes de vapor d’água.”
Os pesquisadores alertam que os planetas podem não ter oceanos como os da Terra diretamente na superfície do planeta. “A temperatura na atmosfera de Kepler-138 d provavelmente está acima do ponto de ebulição da água, e esperamos uma atmosfera espessa e densa feita de vapor neste planeta. Somente sob essa atmosfera de vapor poderia haver água líquida em alta pressão, ou mesmo água. em outra fase que ocorre em altas pressões, chamada de fluido supercrítico“, disse Piaulet.
Em 2014, dados do Telescópio Espacial Kepler da NASA permitiram aos astrônomos anunciar a detecção de três planetas orbitando Kepler-138. Isso foi baseado em uma queda mensurável na luz das estrelas quando o planeta passou momentaneamente na frente de sua estrela.
Benneke e sua colega Diana Dragomir , da Universidade do Novo México , tiveram a ideia de reobservar o sistema planetário com os telescópios espaciais Hubble e Spitzer entre 2014 e 2016 para capturar mais trânsitos de Kepler-138 d, o terceiro planeta no sistema, a fim de estudar sua atmosfera.
Um novo exoplaneta no sistema
Os dois mundos aquáticos possíveis, Kepler-138 c e d, não estão localizados na zona habitável, a área ao redor de uma estrela onde as temperaturas permitiriam a presença de água líquida na superfície de um planeta rochoso. Mas nos dados do Hubble e do Spitzer, os pesquisadores também encontraram evidências de um novo planeta no sistema, Kepler-138 e, na zona habitável.
Este planeta recém-descoberto é pequeno e mais distante de sua estrela do que os outros três, levando 38 dias para completar uma órbita. A natureza deste planeta adicional, no entanto, permanece uma questão em aberto porque não parece transitar pela sua estrela hospedeira. Observar o trânsito do exoplaneta teria permitido aos astrônomos determinar seu tamanho.
Com o Kepler-138 e agora na foto, as massas dos planetas já conhecidos foram novamente medidas através do método de variação do tempo de trânsito, que consiste em rastrear pequenas variações nos momentos precisos dos trânsitos dos planetas em frente à sua estrela causados por a atração gravitacional de outros planetas próximos.
Os pesquisadores tiveram outra surpresa: descobriram que os dois mundos aquáticos Kepler-138 c e d são planetas “gêmeos”, com praticamente o mesmo tamanho e massa, enquanto anteriormente se pensava que fossem drasticamente diferentes. O planeta mais próximo, Kepler-138 b, por outro lado, é confirmado como um pequeno planeta com a massa de Marte, um dos menores exoplanetas conhecidos até hoje.
“À medida que nossos instrumentos e técnicas se tornam sensíveis o suficiente para encontrar e estudar planetas que estão mais distantes de suas estrelas, podemos começar a encontrar muito mais desses mundos aquáticos”, concluiu Benneke.
O Telescópio Espacial Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a NASA e a ESA. O Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, administra o telescópio. O Space Telescope Science Institute (STScI) em Baltimore, Maryland, conduz operações científicas do Hubble. O STScI é operado para a NASA pela Association of Universities for Research in Astronomy, em Washington, DC.
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