NASA descobre novo sistema solar onde a vida pode ter evoluído em três exoplanetas
 

AstronáuticaNASA descobre novo sistema solar onde a vida pode ter evoluído em três exoplanetas

Diógenes Henrique22 de fevereiro de 201735 min

Com informações da NASA/ Jet Propulsion Laboratory

O telescópio espacial Spitzer da NASA revelou o primeiro sistema conhecido de sete planetas do tamanho da Terra em torno de uma única estrela. Três desses planetas estão firmemente localizados na zona habitável, a área em torno da estrela mãe onde um planeta rochoso tem mais chances de ter água líquida, anunciou a NASA na tarde desta quarta-feira (22).

A descoberta estabelece um novo recorde para o maior número de planetas de zonas habitáveis encontrados em torno de uma única estrela fora do nosso sistema solar. Todos esses sete planetas poderiam ter água líquida — chave para a vida como nós a conhecemos — em condições atmosféricas adequadas, mas as chances são ainda maiores com os três destes planetas, na zona habitável.

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O sistema planetário de TRAPPIST-1. Destes pelo menos três são capazes de ter oceanos, já que se situam na zona habitável, aumentando a probabilidade de vida. Nenhum outro sistema de estrelas conhecido contém um número tão grande de planetas do tamanho da Terra e provavelmente planetas rochosos.

Os astrônomos detectaram não menos que sete mundos do tamanho da Terra orbitando uma estrela conhecida como TRAPPIST-1, localizada a meros 40 anos-luz da Terra (distância pequena em termos astronômicos). A TRAPPIST-1 é uma estrela anã muito fria, em comparação a outras estrelas, classificada como anã superfria — é muito mais fria e vermelha que o Sol e pouco maior que Júpiter. Os setes planetas internos situam-se numa zona temperada onde as temperaturas da superfície variam de zero a 100°C.

 

O astrônomo britânico Chris Copperwheat, da Universidade John Moores de Liverpool, que co-liderou a equipe internacional, disse: “A descoberta de múltiplos planetas rochosos com temperaturas superficiais que permitem a água líquida tornam este incrível sistema um alvo futuro emocionante na busca pela vida.”

Este diagrama mostra os tamanhos relativos das órbitas dos sete planetas que orbitam a estrela anã superfria TRAPPIST-1. A área sombreada mostra a extensão da zona habitável, onde podem existir oceanos de água líquida à superfície dos planetas. A órbita do planeta mais exterior, TRAPPIST-1h, ainda não é bem conhecida. As linhas tracejadas mostram limites alternativos da zona habitável baseados em diferentes hipóteses teóricas. Crédito: ESO/M. Gillon et al.
Este diagrama mostra os tamanhos relativos das órbitas dos sete planetas que orbitam a estrela anã superfria TRAPPIST-1. A área sombreada mostra a extensão da zona habitável, onde podem existir oceanos de água líquida à superfície dos planetas. A órbita do planeta mais exterior, TRAPPIST-1h, ainda não é bem conhecida. As linhas tracejadas mostram limites alternativos da zona habitável baseados em diferentes hipóteses teóricas. Crédito: ESO/M. Gillon et al.

Um telescópio robótico operado pela Universidade John Moores de Liverpool desempenhou um papel importante na descoberta. Foi um dos vários instrumentos baseados em solo que apoiava observações feitas pelo telescópio espacial Spitzer da NASA de sua órbita. O telescópio de Liverpool ajudou a detectar os planetas como eles passaram na frente de sua estrela.

“Uma das grandes questões de todos os tempos é se estamos sozinhos no universo” Paul Hertz, diretor da Divisão de Astrofísica da NASA em Washington.

“Como um telescópio robótico e o maior do mundo, o telescópio Liverpool é muito sensível aos pequenos mergulhos de brilho, menos de 1 por cento,  através do qual os planetas são descobertos”, Copperwheat disse. “É tudo automatizado, é flexível e rápido, e por isso é ideal para este tipo de trabalho de tempo crítico.” O Telescópio de Liverpool está localizado em La Palma, nas Ilhas Canárias.

Os planetas foram encontrados usando o “trânsito”, método que procura pequenas quantidades de escurecimento na luz de uma estrela causado por um mundo bloqueando parte dessa luz .

O primeiro exoplaneta semelhante à Terra descoberto foi Kepler-186f, um planeta rochoso que se encontre dentro da zona habitável e similar no tamanho à terra. O telescópio espacial Kepler agora encontra muitos mais desses planetas.

Este diagrama mostra a variação em brilho da estrela anã superfria TRAPPIST-1 durante o período de 20 dias, medida nos meses de Setembro e Outubro de 2016 pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA e outros telescópios situados em solo. Vemos que em muitas ocasiões o brilho da estrela diminui durante um curto período, voltando depois ao normal. Estes eventos, chamados trânsitos, ocorrem quando um ou mais dos sete planetas em órbita da estrela passam em frente desta, bloqueando parte de sua luz. A parte inferior do diagrama mostra qual dos planetas do sistema é responsável pelos trânsitos. Crédito:ESO/M. Gillon et al.
Este diagrama mostra a variação em brilho da estrela anã superfria TRAPPIST-1 durante o período de 20 dias, medida nos meses de Setembro e Outubro de 2016 pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA e outros telescópios situados em solo. Vemos que em muitas ocasiões o brilho da estrela diminui durante um curto período, voltando depois ao normal. Estes eventos, chamados trânsitos, ocorrem quando um ou mais dos sete planetas em órbita da estrela passam em frente desta, bloqueando parte de sua luz. A parte inferior do diagrama mostra qual dos planetas do sistema é responsável pelos trânsitos. Crédito:ESO/M. Gillon et al.

“Esta descoberta pode ser uma peça significativa no quebra-cabeças de encontrar ambientes habitáveis, lugares propícios para a vida”, disse Thomas Zurbuchen, administrador associado do Departamento de Missão Científica da agência em Washington. “Responder à pergunta ‘estamos sozinhos’ é uma prioridade científica e encontrar tantos planetas como estes pela primeira vez na zona habitável é um passo notável em direção a esse objetivo”.

A cerca de 40 anos-luz (235 trilhões de milhas ou 378 trilhões de quilômetro) da Terra, o sistema de planetas é relativamente próximo a nós, na constelação de Aquário. Como eles estão localizados fora de nosso sistema solar, esses planetas são cientificamente conhecidos como exoplanetas.

Este diagrama compara as órbitas dos recém descobertos planetas situados em torno da estrela vermelha fraca TRAPPIST-1 com as órbitas dos satélites galileanos de Júpiter e o Sistema Solar interior. Todos os planetas descobertos em órbita da TRAPPIST-1 encontram-se muito mais próximos da sua estrela do que Mercúrio se encontra do Sol, no entanto como a estrela é muito mais fraca, os planetas estão expostos a níveis de radiação semelhantes aos de Vênus, Terra e Marte no Sistema Solar. Crédito:ESO/O. Furtak
Este diagrama compara as órbitas dos recém descobertos planetas situados em torno da estrela vermelha fraca TRAPPIST-1 com as órbitas dos satélites galileanos de Júpiter e o Sistema Solar interior. Todos os planetas descobertos em órbita da TRAPPIST-1 encontram-se muito mais próximos da sua estrela do que Mercúrio se encontra do Sol, no entanto como a estrela é muito mais fraca, os planetas estão expostos a níveis de radiação semelhantes aos de Vênus, Terra e Marte no Sistema Solar. Crédito:ESO/O. Furtak

Este sistema de exoplanetas é chamado de TRAPPIST-1, nome em homenagem ao telescópio The Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) no Chile que descobriu a estrela. Em maio de 2016, pesquisadores usando o TRAPPIST anunciaram ter descoberto três planetas no sistema. Assistido por vários telescópios terrestres, incluindo o Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), o telescópio espacial Spitzer confirmou a existência de dois desses planetas e descobriu outros cinco, aumentando para sete o número de planetas conhecidos no sistema.

 

Este diagrama compara as órbitas dos recém descobertos planetas situados em torno da estrela vermelha fraca TRAPPIST-1 com as órbitas dos satélites galileanos de Júpiter e o Sistema Solar interior. Todos os planetas descobertos em órbita da TRAPPIST-1 encontram-se muito mais próximo da sua estrela do que Mercúrio se encontra do Sol, no entanto como a estrela é muito mais fraca, os planetas estão expostos a níveis de radiação semelhantes aos de Vênus, Terra e Marte no Sistema Solar. Crédito: ESO/O. Furtak
Este diagrama compara as órbitas dos recém descobertos planetas situados em torno da estrela vermelha fraca TRAPPIST-1 com as órbitas dos satélites galileanos de Júpiter e o Sistema Solar interior. Todos os planetas descobertos em órbita da TRAPPIST-1 encontram-se muito mais próximo da sua estrela do que Mercúrio se encontra do Sol, no entanto como a estrela é muito mais fraca, os planetas estão expostos a níveis de radiação semelhantes aos de Vênus, Terra e Marte no Sistema Solar. Crédito: ESO/O. Furtak

Os novos resultados foram publicados quarta-feira (22) na revista científica Nature, e anunciados em uma entrevista coletiva na sede da NASA em Washington.

Usando dados do Spitzer, a equipe precisamente mediu os tamanhos dos sete planetas e desenvolveu os primeiros cálculos das massas de seis deles, permitindo que suas densidades fossem estimada.

Com base nessas densidades, todos os planetas do sistema TRAPPIST-1 são susceptíveis de serem rochosos. Outras observações não só ajudarão a determinar se eles são ricos em água, mas também possivelmente revelar se qualquer um deles poderia ter água líquida em suas superfícies. A massa do sétimo, o exoplaneta mais distante, ainda não foi estimada — os cientistas acreditam que poderia ser um mundo gelado, semelhante a uma bola de neve, mas são necessárias mais observações.

Este diagrama compara os tamanhos dos recém descobertos planetas situados em torno da estrela vermelha fraca TRAPPIST-1 com os satélites galileanos de Júpiter e o Sistema Solar interior. Todos os planetas descobertos em torno da TRAPPIST-1 têm aproximadamente o mesmo tamanho da Terra. Crédito:ESO/O. Furtak
Este diagrama compara os tamanhos dos recém descobertos planetas situados em torno da estrela vermelha fraca TRAPPIST-1 com os satélites galileanos de Júpiter e o Sistema Solar interior. Todos os planetas descobertos em torno da TRAPPIST-1 têm aproximadamente o mesmo tamanho da Terra. Crédito:ESO/O. Furtak

“As sete maravilhas do TRAPPIST-1 são os primeiros planetas do tamanho da Terra que foram encontrados orbitando este tipo de estrela”, disse Michael Gillon, principal autor do estudo e investigador principal do estudo TRAPPIST sobre exoplanetas na Universidade de Liege, Bélgica. “É também o melhor alvo para estudar as atmosferas de mundos potencialmente habitáveis, de tamanho semelhante ao da Terra.”

Em comparação o nosso sol, a estrela TRAPPIST-1 — classificada como uma anã superfria — é tão fria que a água líquida poderia existir em planetas orbitando muito perto dela, mais perto do que é possível em planetas em nosso sistema solar. Todas as sete órbitas planetárias do sistema TRAPPIST-1 estão mais próximas de sua estrela do que órbita de Mercúrio está para Sol. Os planetas também estão muito próximos uns dos outros. Se uma pessoa estivesse de pé em uma das superfícies do planeta, eles poderiam olhar para cima e potencialmente ver as características geológicas ou nuvens dos mundos vizinhos, que pareceriam maiores do que a lua no céu da Terra.

Este diagrama compara o Sol e o Sistema Solar interior com o sistema planetário TRAPPIST-1. A estrela anã superfria TRAPPIST-1 é muito mais fraca e menor que o Sol e os seus planetas orbitam muito mais próximo dela do que Mercúrio do Sol no nosso Sistema Solar. Crédito: ESO/O. Furtak
Este diagrama compara o Sol e o Sistema Solar interior com o sistema planetário TRAPPIST-1. A estrela anã superfria TRAPPIST-1 é muito mais fraca e menor que o Sol e os seus planetas orbitam muito mais próximo dela do que Mercúrio do Sol no nosso Sistema Solar. Crédito: ESO/O. Furtak

Os planetas também podem ter marés bloqueadas pela gravidade de sua estrela, o que significa que o mesmo lado do planeta está sempre voltado para a estrela, portanto, cada lado do planeta está em um perpétuo dia ou noite. Isso poderia significar que eles têm padrões de tempo totalmente diferente dos daqui da Terra, como ventos fortes soprando do lado do dia para o lado noturno e mudanças extremas de temperatura.

O Spitzer, um telescópio de infravermelho que orbita a Terra, é o adequado para estudar TRAPPIST-1 porque a estrela brilha em luz infravermelha  elas não podem ser observadas de sua superfície terrestre, já que a maioria das radiações infravermelhas são bloqueadas pela atmosfera. No outono de 2016, o Spitzer observou a TRAPPIST-1 quase continuamente por 500 horas.

O Spitzer está posicionado de forma única em sua órbita para observar trânsitos dos planetas na frente da sua estrela de acolhimento para revelar a arquitetura complexa do sistema estrela-planeta. Os engenheiros em terra otimizaram a habilidade de Spitzer de observar planetas em trânsito durante a fase “missão quente” do Spitzer, que começou depois que o sistema de arrefecimento do telescópio funcionou como planejado após os primeiros cinco anos de operações.

Este gráfico mostra a variação do brilho da estrela anã fraca TRAPPIST-1 durante o raro evento de trânsito triplo de 11 de dezembro de 2015. Quando a estrela estava sendo monitorada pelo instrumento HAWK-I montado no Very Large Telescope do ESO, três planetas passaram em frente ao disco da estrela, bloqueando parte de sua luz. Esta curva de luz histórica mostra pela primeira vez três planetas temperados do tamanho da Terra, dois deles situados na zona habitável, passando em frente à sua estrela. Crédito: ESO/M. Gillon et al.
Este gráfico mostra a variação do brilho da estrela anã fraca TRAPPIST-1 durante o raro evento de trânsito triplo de 11 de dezembro de 2015. Quando a estrela estava sendo monitorada pelo instrumento HAWK-I montado no Very Large Telescope do ESO, três planetas passaram em frente ao disco da estrela, bloqueando parte de sua luz. Esta curva de luz histórica mostra pela primeira vez três planetas temperados do tamanho da Terra, dois deles situados na zona habitável, passando em frente à sua estrela. Crédito: ESO/M. Gillon et al.

“Este é o resultado mais empolgante que eu vi nos 14 anos de operações do Spitzer”, disse Sean Carey, gerente do Spitzer Science Center da NASA na Caltech / IPAC em Pasadena, Califórnia. “O Spitzer continuará as observações no outono para refinar ainda mais nossa compreensão desses planetas, com o Telescópio Espacial James Webb continuando as observações em seguida. Mais observações do sistema certamente revelarão mais segredos”.

Na sequência da descoberta do Spitzer, o telescópio espacial Hubble da NASA iniciou o rastreio de quatro dos sete planetas, incluindo os três dentro da zona habitável. Essas observações visam avaliar a presença de atmosferas dominadas por hidrogênio, típicas de mundos gasosos como Netuno, em torno desses planetas.

Em maio de 2016, a equipe do Hubble observou os dois planetas mais internos e não encontrou nenhuma evidência para tais atmosferas. Isso reforçou a hipótese de que os planetas mais próximos da estrela são de natureza rochosa.

“O sistema TRAPPIST-1 oferece uma das melhores oportunidades para a próxima década de estudar as atmosferas ao redor de planetas do tamanho da Terra”, disse Nikole Lewis, co-líder do estudo Hubble e astrônomo do Space Telescope Science Institute em Baltimore. O telescópio espacial Kepler da NASA também está estudando o sistema TRAPPIST-1, fazendo medições das minúsculas mudanças no brilho da estrela devido a planetas em trânsito. A equipe do Kepler estão operando a missão batizada de  K2, cujas observações desse telescópio espacial permitirão aos astrônomos refinar as propriedades dos planetas conhecidos, bem como a busca de planetas adicionais no sistema. As observações K2 estarão concluídas no início de março e serão disponibilizadas ao público.

Este gráfico mostra como é que a luz da estrela anã superfria fraca TRAPPIST-1 desvanece à medida que os seus sete planetas conhecidos passam à sua frente, bloqueando parte de sua luz. Os planetas maiores dão origem a decréscimos da luz mais pronunciados e os mais distantes apresentam trânsitos mais longos já que orbitam a estrela mais devagar. Estes dados foram obtidos pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA Crédito: ESO/M. Gillon et al.

O Spitzer, o Hubble e o Kepler ajudarão os astrônomos a planejarem estudos de seguimento usando o próximo telescópio espacial James Webb da NASA, que será lançado em 2018. Com sensibilidade muito maior, o Webb poderá detectar as impressões químicas de água, metano, oxigênio, ozônio, e outros componentes possivelmente presentes na atmosfera de um planeta. O Webb também analisará as temperaturas dos planetas e as pressões de suas superfícies — fatores chave na avaliação da habitabilidade de um mundo.

Esta concepção artística nos permite imaginar o que seria ficar na superfície do exoplaneta TRAPPIST-1f, localizado no sistema TRAPPIST-1 na constelação Aquarius. Crédtio: NASA/JPL/Caltech

Referências:

  1. Michael Gillon et al.,Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1” . Nature, 2017; 542 (7642): 456 DOI: 10.1038/nature21360;
  2. NASA/Jet Propulsion Laboratory: “NASA Telescope Reveals Largest Batch of Earth-Size, Habitable-Zone Planets Around Single Star” . <http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=6756>, acesso em 22 de fevereiro de 2017;
  3. ESO. “A Anã Superfria e os Sete Planetas.” <http://www.eso.org/public/brazil/news/eso1706/> Nota de Imprensa: eso1706pt-br;
  4. Science Daily “NASA telescope reveals largest batch of Earth-size, habitable-zone planets around single star” ; <https://www.sciencedaily.com/releases/2017/02/170222130941.htm>, acesso em 22 de fevereiro de 2017.