O novo vizinho da Terra: Proxima b

Título: A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri

Autores: Guillem Anglada-Escudé, Pedro J. Amado, John Barnes et al.

Instituição do primeiro autor: Queen Mary University of London

Status: Publicado pela Nature [acesso aberto]

Há alguns meses, a Terra ganhou um novo vizinho. Proxima Centauri, a estrela mais próxima do Sistema Solar, a apenas 4.22 anos-luz, aparentemente abriga um planeta. E não é um planeta qualquer. Proxima b tem potencialmente massa similar à Terra e está na zona habitável, onde água pode existir na sua superfície. A busca por um planeta realmente parecido com a Terra é o Santo Graal da pesquisa em exoplanetas. O fato de que nós talvez tenhamos de ir apenas até a próxima estrela para encontrar outro planeta habitável sugere que planetas como a Terra são comuns, ou então tivemos muita sorte. Independente do caso, isso torna Proxima b um dos planetas mais interessantes na busca por vida extraterrestre.

Figura 1: ilustração artística do planeta Proxima b orbitando a estrela anã vermelha Proxima Centauri, a mais próxima ao Sistema Solar. O par binário Alpha Centauri AB também aparece na imagem entre o planeta e Proxima Centauri. Proxima b é um pouco mais massivo que a Terra e orbita na zona habitável ao redor de Proxima Centauri, onde a temperatura é adequada para a existência de água em estado líquido na superfície do planeta. Créditos: ESO.

A estrela: Proxima Centauri

Proxima Centauri é pequenina. Quase não tem tamanho para ser chamada de estrela. Com apenas 12% da massa do Sol, é o que chamamos de anã vermelha, ou anã tipo-M. Anãs vermelhas, devido a sua baixa massa, são muito mais frias que estrelas mais massivas. Enquanto nosso Sol tem uma temperatura escaldante de aproximadamente 5780K, Proxima Centauri está a uma temperatura bem refrescante para uma estrela, 3050K. Sua temperatura, combinada com seu tamanho pequeno (apenas 14.1% do raio do Sol), implica que Proxima é bastante débil. Sua luminosidade é apenas 0.155% a do Sol. Isso significa que a zona habitável é bem próxima da estrela, a apenas 0.042-0.082 UA. Para comparação, a zona habitável do Sol encontra-se entre 0.95 e 1.68 UA.

Como ocorreu a descoberta

Proxima b foi encontrado pelo método de velocidade radial (também conhecido por método Doppler), que mede o efeito gravitacional do planeta na estrela orbitada. Assim como a estrela atrai o planeta, o planeta também atrai a estrela. Usualmente, planetas com a massa da Terra são muito pequenos para que tenham um efeito mensurável nas suas estrelas. A Terra, por exemplo, causa apenas um desvio de 8 cm/s na velocidade do Sol ao longo de um ano, o que está abaixo dos limites de detecção atuais. Contudo, como Proxima Centauri é tão pequena, e o planeta está tão próximo a ela, Proxima b causa um desvio de 1.38 km/s, detectável ao longo de seu período orbital curto, de apenas 11 dias.

Esses pequenos desvios na velocidade de uma estrela causados pela gravidade de um planeta são medidos utilizando espectroscopia. Estrelas emitem luz ao longo do espectro eletromagnético, como qualquer corpo com temperatura acima de zero. Contudo, elementos químicos e moléculas na atmosfera da estrela absorvem luz em regiões bem precisas do espectro, chamas de linhas ou bandas espectrais. Por causa do efeito Doppler, a localização dessas linhas vai mudar no espectro dependendo da velocidade da estrela. Com isso, astrônomos podem estimar a velocidade de uma estrela em função do tempo medindo como essas linhas e bandas espectrais se deslocam. Se a velocidade da estrela aumenta e diminui periodicamente, isso indica a existência de um objeto orbitando a estrela, com a magnitude do deslocamento dependendo da massa do corpo e de sua distância à estrela. As medidas de velocidade para Proxima Centauri são mostradas na Figura 2.

Figura 2: medidas de velocidade radial em m/s para Proxima Centauri utilizando dados do UVES e do HARPS. Os dados são dobrados em fase, que é mostrada em dias. Isso significa que medidas a cada período de 11.2 dias são plotadas uma em cima da outra. A forma sinusoidal das medidas indica a existência de uma planeta orbitando a estrela. [Figura 2 no artigo original.]
Mas as coisas não são tão fáceis quanto parecem. Espectros são coisas bem complicadas. Primeiro, você precisa de um instrumento bastante estável para medir velocidades da ordem de 1 m/s ao longo de meses ou anos. Os instrumentos utilizados para a descoberta de Proxima b, HARPS e UVES, são dois dos mais estáveis e precisos espectrômetros do mundo, com uma estabilidade de cerca de 1-2 m/s em longas escalas de tempo. Outros fatores, como a turbulência do ar, podem causar efeitos similares aos deslocamentos em velocidade, que podem ser bastante difíceis de corrigir.

A variabilidade inerente da estrela e atividade magnética também podem imitar o sinal causado por um planeta. Correções impróprias da atividade estelar levaram à refutação do que se suspeitava ser um planeta com a massa da Terra ao redor de uma vizinha de Proxima Centauri, Alpha Centauri B. Devido a esse fator complicador, os autores foram muito cuidadosos ao separar quaisquer sinais de atividade estelar dos sinais de um planeta. A atividade estelar ocorre majoritariamente na mesma escala de tempo da taxa de rotação da estrela. O período de rotação de 88 dias da estrela não fecha com o período de 11.2 dias do sinal planetário, nem é um múltiplo desse período, o que dá credibilidade à hipótese de um planeta. Atividade magnética também pode mudar a forma das linhas espectrais, o que pode induzir um sinal similar a um planeta na velocidade radial da estrela. Diversas linhas espectrais especialmente sensíveis a essas mudanças foram cuidadosamente examinadas, e os deslocamentos nessas linhas não se correlacionam com o sinal planetário. Todas as outras explicações para o deslocamento de 1.38 km/s ao longo de 11.2 dias foram refutadas, confirmando que o sinal é causado por um planeta.

O planeta: Proxima b

Pouco pode ser dito sobre Proxima b. A técnica de velocidade radial mede apenas a massa mínima do planeta, que neste caso é de 1.27 vezes a massa da Terra. A massa exata depende do ângulo entre o plano orbital do planeta e nossa linha de visada. O valor mínimo ocorre se os dois estão alinhados, mas Proxima b é provavelmente rochoso qualquer seja a inclinação. Está além disso na zona habitável, mesmo se ela for definida de forma bastante conservadora. Mas há um “porém”. A habitabilidade de anãs vermelhas vem sendo discutida há anos. Dois problemas comumente citados são rotação sincronizada por efeitos de maré e atividade estelar. A rotação sincronizada, quando um planeta tem período de rotação igual ao orbital, mostrando sempre a mesma face para sua estrela, leva a variações de temperatura extremas, que possivelmente impediriam a existência de vida. Por exemplo, vapor do lado quente e “ensolarado” poderia mover-se para o lado frio e escuro e congelar. Radiação ultravioleta e raios-X decorrentes da atividade estelar, comum em anãs vermelhas, poderiam também esterilizar a superfície do planeta. Por outro lado, há astrônomos que argumentam que esses dois problemas são exagerados e não fatais para a formação e evolução de vida.

Pesquisas futuras sobre Proxima b irão sem dúvida buscar por trânsitos do planeta em frente a Proxima b. Trânsitos permitem uma estimativa do raio do planeta, que, combinado com medidas de velocidade radial, leva a estimativas para massa e densidade, que poderiam provar ou refutar a hipótese de que Proxima b é rochoso. Contudo, a probabilidade geométrica de um trânsito é de apenas 1.5 %, então é possível que ele nem ocorra. Se o planeta não transita, não há muito que se possa fazer para caracterizá-lo antes da próxima geração de telescópios, que potencialmente terão a habilidade de imagear Proxima b diretamente e medir sua temperatura e composição para determinar sua habitabilidade de forma mais definitiva.

Independente do rumo das pesquisas, Proxima b é o planeta potencialmente habitável mais próxima à Terra. Em termos galáticos, é como se estivesse ali na esquina.


Original em inglês: Earth’s New Neighbor: Proxima b, por Joseph Schmitt.

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