Onde encontraremos uma nova Terra?

Artigo: The Habitability of Planets Orbiting M-dwarf Stars

Autores: Aomawa Shields, Sarah Ballard e John Asher Johnson

Instituição do primeiro autor: University of California, Irvine, Department of Physics and Astronomy e Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics.

Status: Publicado em Physics Reports, acesso aberto no arXiv

Não é a toa que a maioria dos filmes de ficção científica retratam a busca por novos planetas que possuam as condições mínimas onde a vida humana possa prosperar, já que em algum momento, em um futuro distante, a Terra será um planeta inóspito à vida devido ao aumento do brilho do Sol.

Recentemente, Christopher Nolan sob direção do filme Interstellar apresentou uma trama onde os personagens Cooper (Matthew McConaughey) e Brand (Anne Hathaway) saem em busca de uma nova Terra que sirva como um novo lar para a humanidade. Atualmente, viagens entre planetas no sistema solar já seriam possíveis, embora extremamente caras, mas viagens em nível intergalático ainda estão no plano das ideias. Sem contar que a chance de encontrar um exoplaneta próximo a um buraco negro e, ainda mais, em outra galáxia são bem, bem, bem pequenas. Mas então, onde estaria a nossa nova Terra? Como e onde encontrar um novo planeta que possa abrigar a vida humana quando o nosso Sol já tenha cumprido a sua sentença,  encontrando-se com o único mal irremediável, aquele fato que iguala todos os astros num só rebanho de condenados, porque tudo que é “vivo”, “morre”.

Talvez, obter esta resposta seja mais fácil do que parece. Nos últimos anos os astrônomos vêm se esforçando muito para detectar novos planetas fora do sistema solar, os exoplanetas. Um bom exemplo dessas tentativas foi a da missão espacial Kepler. Com ela foi possível descobrir mais de dois mil exoplanetas orbitando estrelas das mais diversas classes e encontrando exoplanetas com massas, raios e densidades bem diferentes. Vários destes exoplanetas são conhecidos por estarem na zona habitável da estrela, ou seja, a uma distância tal da estrela em que é possível encontrar água na sua forma líquida, entre 0 e 100 graus Celsius.

A maioria dos novos exoplanetas descobertos são gigantes, superterras ou de tamanhos similares à Júpiter e/ou Netuno. Isso não quer dizer que a maioria das estrelas da nossa Galáxia possuam exoplanetas muito massivos; na verdade, o que acontece é que os métodos mais comuns de detecção de exoplanetas (método de trânsito planetário e de variação da velocidade radial) é que são mais sensíveis à detecção de objetos mais massivos. O método de trânsito planetário analisa a variação do brilho da estrela com o tempo. Normalmente, um grupo de estrelas é observado por um longo período de tempo onde procura-se assinaturas dos exoplanetas na curva de luz obtida. Essas assinaturas são consequência de um eclipse do exoplaneta sobre a estrela observada, ou seja, o exoplaneta translada entre a estrela e a linha de visada do observador, gerando uma breve diminuição do fluxo de luminosidade estelar. Já o método de velocidade radial consiste no monitoramento da variação da velocidade radial estelar com o tempo. A interação gravitacional entre uma estrela e um planeta que a orbita provoca um movimento periódico na estrela, que é detectável através do deslocamento de linhas no seu espectro.

Em ambos os métodos, a massa e o raio da estrela desempenham um papel crucial no tipo de exoplaneta que poderia ser descoberto. O estudo de estrelas de baixa massa possibilitaria uma maior facilidade na detecção de exoplanetas também de baixa massa. Por exemplo, o efeito doppler causado por um planeta do tipo Terra sobre uma estrela anã-M, seria da ordem de 2.5 vezes menor do que o causado em uma estrela do tipo solar. Sobre o trânsito, a diminuição do brilho em uma estrela anã-M provocado por um exoplaneta do tipo Terra é da ordem de 15 vezes maior do que o observado em estrelas como o nosso Sol; é isso que é discutido pelos autores do artigo de hoje.

Ultimamente, essa “facilidade” na detecção de exoplanetas de baixa massa, do tipo Terra, ficou mais evidente. Em 2014 um grupo de pesquisadores do instituto SETI publicou a descoberta do primeiro exoplaneta com massa similar à Terra e localizado na zona habitável, o exoplaneta Kepler-186f. Logo a seguir, foi a vez da descoberta do exoplaneta Kepler-138b, que possui massa e raio similar à Marte e é o menor exoplaneta descoberto até então. No final de 2016 e já no início de 2017 tivemos os anúncios das descobertas do exoplaneta Proxima Centauri b, que possui uma densidade que lembra a Terra e que também está localizado na zona habitável da estrela mãe. A última e mais incrível descoberta foi que a estrela TRAPPIST-1 possui sete exoplanetas, dos quais três destes podem abrigar água no seu estado líquido. Na figura abaixo, reproduzida do artigo de hoje, apresentamos uma ilustração da zona habitável do sistema planetário para estrelas de diferentes massas e vemos que a sua zona de habitabilidade encontra-se mais próxima das estrelas menos massivas.

Estas foram as principais descobertas no campo da exoplanetologia dos últimos anos, e o que elas têm em comum? Todos estes exoplanetas orbitam uma estrela de baixa massa, uma estrela anã vermelha ou, simplesmente, uma anã M. A busca por exoplanetas em estrelas anãs M não fica só por aí: esta classe de estrelas também é a mais abundante da nossa Galáxia. Cerca de 70 % de todas as estrelas da via Láctea são anãs M e só 7-8 % são similares ao nosso Sol. Além do mais, estas estrelas vivem milhares de vezes a mais do que o nosso Sol, o que lhes daria tempo suficiente para formação da vida em algum momento.

Nos próximos anos veremos uma centena de milhares de novos exoplanetas descobertos onde a grande maioria destes estão orbitando estrelas anãs M. Nos resta saber qual destes será a nossa nova Terra.