O TESS da NASA (Transiting Exoplanet Survey Satellite) encontrou seu primeiro planeta do tamanho da Terra localizado na zona habitável de sua estrela hospedeira. A descoberta foi confirmada com o Telescópio Espacial Spitzer. Este planeta é um dos poucos mundos do tamanho da Terra já encontrados em uma zona habitável.
O planeta é chamado TOI 700 d e está a cerca de 100 anos-luz de distância da Terra. Ele orbita o TOI 700, uma estrela M-anã (anã vermelha) na constelação de Dorado. Esta é uma descoberta fundamental para o TESS, pois foi projetado para descobrir planetas do tamanho da Terra em outros sistemas solares.
Por convenções de nomes astronômicos, o TOI 700 d é o quarto planeta mais distante de sua estrela. As letras bec são os planetas mais próximos da estrela. (A letra a é reservada para a estrela e quaisquer companheiros que ela possa ter.)
O TESS encontra planetas monitorando grandes faixas do céu por 27 dias por vez. Ele detecta a queda na luz das estrelas quando um exoplaneta passa entre nós e a estrela. Cada vez que um planeta passa na frente de sua estrela, é chamado de trânsito. Nesse caso, o TESS capturou os três planetas no sistema TOI 700 em trânsito várias vezes.
O novo sistema e seu planeta estão relativamente próximos em termos astronômicos. Essa proximidade é uma parte essencial da missão da TESS: ela não é apenas projetada para encontrar planetas do tamanho da Terra, mas também para permitir que outros telescópios façam observações de acompanhamento. Isso fica mais difícil quanto mais distante o exoplaneta.
"O TESS foi projetado e lançado especificamente para encontrar planetas do tamanho da Terra orbitando estrelas próximas", disse Paul Hertz, diretor da divisão de astrofísica da sede da NASA em Washington. “Os planetas em torno das estrelas próximas são mais fáceis de acompanhar com telescópios maiores no espaço e na Terra. Descobrir o TOI 700 d é uma descoberta científica essencial para o TESS. Confirmar o tamanho e o status da zona habitável do planeta com Spitzer é mais uma vitória para o Spitzer, pois se aproxima do fim das operações científicas em janeiro ”.
A estrela hospedeira é uma pequena e fria estrela M-anã (anã vermelha), com cerca de 40% da massa do Sol. As faixas que os estudos do TESS são chamados de setores, e o TOI 700 apareceu em vários setores durante o primeiro ano de operação do TESS. Originalmente, os astrônomos identificaram erroneamente a estrela como mais semelhante ao nosso Sol. Isso, por sua vez, fazia os planetas parecerem maiores e mais quentes. Eventualmente, o erro foi corrigido e agora os astrônomos podem ver que o TOI 700 d está na zona habitável.
"Quando corrigimos os parâmetros da estrela, o tamanho de seus planetas caiu e percebemos que o mais externo tinha o tamanho da Terra e a zona habitável", disse Emily Gilbert, uma das pesquisadoras e estudante de graduação da Universidade de Chicago.
Um problema com exoplanetas que orbitam estrelas de anãs vermelhas é a queima. As anãs vermelhas têm vida longa, o que as torna candidatos interessantes para o desenvolvimento da vida em seus planetas. Mas eles podem exibir queima significativa, às vezes dobrando sua produção de energia em questão de minutos, algo que causa muito debate quando se trata da habitabilidade potencial de seus planetas. Mas, de acordo com Gilbert, o TOI 700 d não exibe atividade de queima.
"Além disso, em 11 meses de dados, não vimos explosões da estrela, o que aumenta as chances de o habitáculo TOI 700 d ser habitável e facilita a modelagem de suas condições atmosféricas e de superfície", disse Gilbert.
Outro problema com os exoplanetas que orbitam estrelas anãs vermelhas é o bloqueio das marés. Como as anãs vermelhas produzem muito menos energia do que uma estrela como o nosso Sol, os planetas devem estar muito perto deles para estar na zona habitável. Mas essa proximidade leva ao bloqueio das marés, o que poderia diminuir as chances de habitabilidade. De acordo com a equipe por trás deste trabalho, que o apresentou na Reunião Anual da American Astronomical, esses planetas estão quase certamente fechados por maré.
O planeta mais interno, o TOI 700 b, tem aproximadamente o mesmo tamanho da Terra e orbita a cada 10 dias. O planeta do meio, 700 c, é 2,6 vezes maior que a Terra e completa uma órbita a cada 16 dias. 700 c é provavelmente um mundo dominado por gás. 700 d é cerca de 20% maior que a Terra e completa uma órbita em 37 dias.
Devido ao significado dessa descoberta - o primeiro mundo do tamanho da Terra na zona habitável - os cientistas queriam ter certeza disso. Por causa dessa necessidade de certeza, uma equipe de cientistas liderada por Joseph Rodriguez, do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, solicitou observações de acompanhamento com Spitzer para confirmar o TOI 700 d.
Não é a primeira vez que o Telescópio Espacial Spitzer da NASA foi chamado para confirmar a descoberta de um exoplaneta, e Spitzer o acertou em cheio.
"Spitzer viu o TOI 700 d transitar exatamente quando esperávamos."
Joseph Rodriguez, Harvard e SMithsonian Center for Astrophysics
"Dado o impacto dessa descoberta - que é o primeiro planeta do tamanho da Terra em zona habitável do TESS -, realmente queríamos que nosso entendimento desse sistema fosse o mais concreto possível", disse Rodriguez. “Spitzer viu o TOI 700 d transitar exatamente quando esperávamos. É um ótimo complemento ao legado de uma missão que ajudou a confirmar dois planetas do TRAPPIST-1 e a identificar mais cinco. "
Spitzer forneceu forte confirmação do que a TESS encontrou. Confirmou que o trânsito era de fato um planeta, e não uma estrela companheira menor e mais fraca. Spitzer também refinou a confiança nas medidas do TESS. Em um comunicado de imprensa, a NASA diz que Spitzer "aprimorou suas medidas do período orbital do <TOI 700 d's> em 56% e do tamanho em 38%". Mais observações de acompanhamento por um pequeno telescópio terrestre de 1 metro forneceram confirmação adicional da descoberta.
Mas mesmo com toda essa observação, os astrônomos ainda estão nos estágios iniciais do estudo deste planeta e de seu sistema. Graças à sua proximidade, os astrônomos poderão usar telescópios terrestres para estudar a massa de 700 d com mais precisão e confirmar a natureza terrestre ou gasosa dos três exoplanetas do sistema.
Olhando para o futuro, os futuros telescópios - telescópios terrestres e espaciais - devem poder estudar os planetas mais detalhadamente, talvez até mesmo determinar sua composição atmosférica. Mas isso é no futuro. Por enquanto, a informação que os astrônomos têm é valiosa: ela pode ser usada para modelar os planetas e fazer previsões.
Pesquisadores do Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA já criaram 20 modelos dos ambientes em potencial de 700 d, para ver que tipo de condições de pressão e temperatura podem levar à habitabilidade. Mas, o que quer que modelem e quaisquer futuras observações subsequentes descubram cerca de 700 d, é provável que seja muito diferente da Terra. Um mundo fechado pela maré teria um clima e clima muito diferentes.
"É emocionante, porque não importa o que descobrimos sobre o planeta, parecerá completamente diferente do que temos aqui na Terra."
Gabrielle Engelmann-Suissa, assistente de pesquisa, líder da equipe de modelagem.
Os modelos servem a um propósito importante na compreensão de exoplanetas como o TOI 700 d. Ao modelar a atmosfera do planeta, os astrônomos podem prever como seriam os espectros atmosféricos. Esses modelos podem ser comparados aos espectros reais quando os obtemos, para dar aos astrônomos um tipo de ponto de partida para entender melhor o exoplaneta.
"Algum dia, quando tivermos espectros reais do TOI 700 d, podemos voltar atrás, combiná-los com o espectro simulado mais próximo e depois com um modelo", disse Gabrielle Engelmann-Suissa, assistente de pesquisa da Goddard que liderou a equipe de modelagem. . "É emocionante, porque não importa o que descobrimos sobre o planeta, parecerá completamente diferente do que temos aqui na Terra."
A equipe de modelagem produziu 20 modelos diferentes para 700 d. Em uma simulação, o exoplaneta tinha uma atmosfera densa, dominada por dióxido de carbono, semelhante a um jovem Marte. Nesse modelo, o lado voltado para a estrela tinha uma camada profunda de nuvens. Em outro modelo, o planeta é uma versão terrestre da Terra, sem nuvens e com ventos saindo do lado noturno do planeta, convergindo para o lado estelar.
O TESS está na metade de sua missão de dois anos para encontrar exoplanetas. Os astrônomos esperam que o TESS encontre 10.000 planetas e estimam que cerca de 10 deles poderiam mundos semelhantes à Terra nas zonas habitáveis de estrelas como o nosso Sol. O TESS é liderado e operado pelo MIT e gerenciado pelo Goddard Space Flight Center da NASA.
Mais:
- Comunicado de imprensa: NASA Planet Hunter encontra seu primeiro mundo em zona habitável do tamanho da Terra
- NASA: TESS, o satélite de pesquisa de exoplanetas em trânsito
- Revista Space: Agora que o TESS está operacional, os astrônomos estimam que encontrará 14.000 planetas. 10 poderiam ser mundos semelhantes à Terra na zona habitável de uma estrela solar
