TRAPPIST-1: na medida certa?

Título: Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1

Autores: Michaël Gillon, Amaury H. M. J. Triaud, Brice-Olivier Demory et al.

Instituição do primeiro autor: Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research (STAR) Institute, Université de Liège, Bélgica

Status: Publicado na Nature [agora com acesso aberto no arXiv!]

Lá em 12 de maio de 2016, a descoberta de três planetas ao redor da estrela TRAPPIST-1 foi anunciada. Com a típica criatividade de astrônomos, os planetas foram nomeados b, c e d. Foi algo relevante, levando a um artigo publicado na Nature, um comunicado de imprensa da NASA e alguns trabalhos deram rapidamente seguimento à descoberta estudando as atmosferas dos planetas b e c. Os estudos atmosféricos confirmaram que esses dois planetas não abrigam atmosferas espessas dominadas por hidrogênio/hélio. Isso é notável, porque esse tipo de atmosfera tornaria os planetas inabitáveis. Além disso, essa foi a primeira vez na história em que se estudou a atmosfera de planetas com tamanho similar à Terra.

TRAPPIST-1 é um sistema bastante empolgante, já que está basicamente no nosso quintal astrofísico: extremamente próximo de nós, a apenas 12 parsec. Para comparar, mesmo alpha Centauri, sistema estelar em que reside nossa vizinha mais próxima, está a 1.34 parsec. Não apenas isso faz com que o sistema pareça palpável, também torna trabalhos dando seguimento à pesquisa e caracterizando o sistema muito mais fáceis de realizar.

Novos planetas!

Como você talvez já tenha ouvido, o novo artigo na Nature discutido neste astroponto confirma a presença de mais planetas no sistema TRAPPIST-1. Sabemos agora que ele possui sete planetas, com períodos orbitais entre 1.5 e 12 dias. Esses planetas são todos confirmados diretamente pela observação de seus trânsitos – uma diminuição no fluxo detectado da estrela conforme os planetas passam diretamente em frente a ela e bloqueiam uma pequena quantia de sua luz. Esses trânsitos podem ser vistos na Figura 1. Os primeiros dois planetas, b e c, são os mesmo que no artigo anterior. Os autores encontram, no entanto, que os dois trânsitos previamente atribuídos ao planeta d são na verdade dois planetas distintos! Um período maior de observações utilizando vários observatórios, em terra e no espaço, confirmou a presença de quatro novos planetas: d, e, f e g. Além disso, um potencial sétimo planeta, h, também é observado, mas em apenas um trânsito foi visto até agora, de modo que é de certa forma uma detecção preliminar. Já se entediou com o alfabeto planetário? A Figura 1 mostra uma representação gráfica. Você também pode experimentar esta ferramenta interativa.

Figura 1: à esquerda, os trânsitos para cada um dos sete planetas. Os pontos coloridos mostram medidas de fluxo individuais, ao longo de vários trânsitos, enquanto os círculos largos mostram dados somados. A direita, uma representação das órbitas dos sete planetas. A área em verde indica a região onde os autores acreditam que oceanos podem formar-se. [Figura 1 no artigo, painel inferior.]
Figura 1: à esquerda, os trânsitos para cada um dos sete planetas. Os pontos coloridos mostram medidas de fluxo individuais, ao longo de vários trânsitos, enquanto os círculos largos mostram dados somados. À direita, uma representação das órbitas dos sete planetas. A área em verde indica a região onde os autores acreditam que oceanos podem formar-se. [Figura 1 no artigo, painel inferior.]

Cabo-de-guerra planetário

Dinamicamente, é muito interessante observar um sistema planetário tão abarrotado. Para contextualizar, se esse sistema fosse superposto ao Sistema Solar, todos os sete planetas estariam mais próximos que Mercúrio. Os planetas orbitam em um movimento chamado ressonância de movimento médio, em que as órbitas de planetas vizinhos são todas frações de inteiros (b sobre c é 8/5, c para d é 5/3 e assim por diante). Essas órbitas próximas combinando provavelmente estabilizam umas às outras. Essas interações dinâmicas implicam que fortes variações em tempo de trânsito são observadas. Em outras palavras, os trânsitos acontecem até meia hora adiantados ou atrasados em cada órbita, já que são puxados ou empurrados pelos planetas vizinhos. Isso é útil, pois permite que as massas sejam medidas. Sem esses dados, apenas os raios dos planetas poderiam ser inferidos dos dados de trânsito. Os primeiros seis planetas são confirmados como planetas rochosos baseados nas medidas de massa e raio, mas a composição de h ainda está por ser determinada já que apenas um trânsito foi observado até agora, tornando esse tipo de análise inviável.

Água, água por todos os lados?

Figura 2: uma comparação do sistema TRAPPIST-1 com nosso próprio Sistema Solar. Os planetas são mostrados por raio e fluxo incidente, com a Terra e Vênus também indicados. O fluxo em Mercúrio, Marte e Ceres também é mostrado, com seus raios muito pequenos para o eixo-x nesta imagem. [Figura 2, painel inferior no artigo.]
Figura 2: uma comparação do sistema TRAPPIST-1 com nosso próprio Sistema Solar. Os planetas são mostrados por raio e fluxo incidente em relação à Terra, com a Terra e Vênus também indicados. O fluxo em Mercúrio, Marte e Ceres também é mostrado, mas seus raios são muito pequenos para a escala em y desta imagem. [Figura 2, painel inferior no artigo.]
Este sistema é particularmente excitante dado que todos os sete planetas têm temperaturas de equilíbrio prevista no intervalo em que água é líquida. Em outras palavras, considera-se que estão na zona habitável. Mas climatologia de exoplanetas não é tão simples assim! TRAPPIST-1 é uma pequenina estrela anã de tipo M, com apenas 8% da massa do Sol. Os planetas estão todos em órbitas muito curtas, com uma órbita inteira levando apenas 1.5 dias para o planeta mais próximo e 12 dias para o planeta mais distante. Curiosamente, uma estrela menor e mais débil combinada com essas órbitas curtas implica que esses planetas recebem níveis de radiação da sua estrela bastante similares aos níveis que os planetas do Sistema Solar recebem do Sol. Conforme os autores apontam, os planetas c, d e e são expostos a níveis de radiação muito similares a Vênus, Terra e Marte, respectivamente. Como todos os planetas estão muito próximo de sua estrela e um dos outros, eles estão provavelmente em rotação sincronizada: seu período de rotação é igual ao orbital, como é o caso para sistemas do tipo Júpiter quente (ou da Lua em sua órbita o redor da Terra).

Além disso, os autores do artigo simularam os climas em cada planeta. Eles encontram que os planetas b, c e d possivelmente sofrem um efeito estufa excessivo, que poderia evaporar eventuais oceanos. Os planetas mais externos e, f e g, no entanto, aparentemente podem possuir oceanos de água. Mesmo nos planetas internos b, c, e d é possível que exista água líquida em algumas regiões limitadas da atmosfera. Antes que você fique muito empolgado, vale lembrar que Vênus, Marte e Terra estão todos na zona habitável do Sol, assim como os planetas no sistema TRAPPIST-1. Como você provavelmente deve ter notado, a Terra é de fato habitável, mas Vênus e Marte são bem desagradáveis. Vênus possui nuvens de ácido sulfúrico e a temperatura em Marte despenca para -73ºC à noite.

Então, e agora?

Incidentalmente, o satélite Kepler estava agora há pouco observando este sistema: foi realizada uma campanha de 70 dias nesta parte do céu de 15 de dezembro de 2016 a 4 de março de 2017. Esses dados do Kepler devem ser tornados públicos pouco tempo após a campanha. Não apenas isso significa que você pode sujar suas mãos brincando com os dados se estiver afim, mas você pode também apostar que vários grupos ao redor do mundo trabalhando com exoplanetas vão estar ansiosos para fazerem suas próprias análises. Nós certamente teremos mais ciência resultando deste sistema em breve!

O telescópio espacial James Webb deverá ser utilizado para caracterizar as atmosferas dos planetas recém-descobertos depois de ser lançado em 2018. Contudo, esse trabalho será difícil. Há um astrobite não traduzido sobre as dificuldades em observar as atmosferas de TRAPPIST-1 b e c, e a situação para os novos planetas é provavelmente similar.

SETI, o programa de busca por vida extraterrestre, já apontou suas antenas para TRAPPIST-1, para a possibilidade remota de alienígenas tentando comunicar-se. É claro, o sucesso dessa missão dependeria de (a) os planetas serem habitáveis, (b) em eles sendo de fato habitáveis, (c) as formas de vida terem evoluído para inteligentes e (d) que estejam emitindo os sinais do tipo procurado por SETI. Vale a tentativa, de qualquer forma!

Olhando para o futuro, a próxima geração de telescópios em Terra como o E-ELT, agendado para ser completo em 2025, será capaz de detectar água nesses planetas e realizar outras caracterizações atmosféricas.  TRAPPIST-1 com certeza estará sofrendo muitas análises minuciosas em um futuro próximo!


Original em inglês: TRAPPIST-1: Just right?, por Elisabeth Matthews

6 comentários

    1. Na verdade, depende um pouco de para quem você perguntar! Vênus está no limiar da zona habitável: algumas estimativas o colocam dentro dela, outras fora. Esta figura: http://bit.ly/2o1aGPH ilustra um pouco essa controvérsia. A área em verde escuro denota a definição mais conservadora para zona habitável; nela, Vênus passa pela zona habitável apenas no seu afélio.

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