Conhecendo a vizinhança: de quais estrelas seria possível detectar a Terra como um exoplaneta?

Título: Which stars can see Earth as a transiting exoplanet?

Autores: L. Kaltenegger, J. Pepper

Instituição do primeiro autor: Carl Sagan Institute/Astronomy Department, Cornell University, EUA

Status: aceito para publicação no MNRAS [acesso aberto no arXiv]

Até o momento, astrônomos já descobriram mais de 4000 planetas ao redor de outras estrelas. O método de trânsito (em particular com o satélite Kepler, da NASA) foi responsável por mais de 3000 dessas descobertas. Esse método busca por reduções periódicas no brilho da estrela causadas pelo planeta bloqueando parte da luz ao passar pela nossa linha de visada durante sua órbita. Muitas pesquisas foram feitas para encontrar estrelas que hospedam planetas em trânsito – mas quais desses sistemas poderiam também detectar a Terra transitar pelo Sol?

Nem todos os exoplanetas seriam capazes de ver o trânsito da Terra. A deteção de um trânsito depende da linha de visada: um planeta deve estar alinhado com sua estrela do ponto de vista do observador para que seja possível vê-lo passar na frente dela (como na Figura 1). A zona de trânsito da Terra corresponde a uma fina faixa do céu ao redor da eclíptica com apenas meio grau de largura (a mesma largura da Lua cheia!); observadores nessa região poderiam detectar o trânsito da Terra. A zona restrita de trânsito da Terra é uma parte dessa região onde os observadores veriam o trânsito da Terra por mais de 10 horas (o que equivalente a um parâmetro de impacto b < 0,5, veja a legenda da Figura 1). Essa região tem apenas 0.2º de largura.

Figura 1: diagrama de um trânsito e sua curva de luz correspondente. A vista superior e a vista lateral mostram como a órbita de um planeta e sua estrela hospedeira precisam estar alinhadas para que seja possível detectar um trânsito. O “parâmetro de impacto” b descreve o alinhamento entre o observador e o planeta. Créditos: Manual de Exoplanetas da Springer.

Por que nos importaríamos com quais planetas podem nos detectar?

Qualquer observador que tenha monitorado a Terra em algum momento dos últimos dois bilhões de anos poderia ter detectado bioassinaturas (sinais químicos de vida, como oxigênio, ozônio e metano) em nossa atmosfera, assim como nós tentamos fazer ao observar outros planetas, tanto que futuros telescópios como JWST e LUVOIR estão sendo desenvolvidos em particular com esse objetivo. Se fizermos uma lista de estrelas que podem observar trânsitos da Terra, teremos um lugar para começar nossas pesquisas por inteligência extraterrestre, como a Breakthrough Listen, que busca por sinais tecnológicos de outros planetas.

Esforços anteriores

Trabalhos anteriores fizeram versões dessa lista de alvos, identificando exoplanetas que podem observar a Terra em trânsito. Usando dados do Hipparcos, um satélite que mediu paralaxes para um grande número de objetos, um grupo observou 82 estrelas na zona restrita de trânsito da Terra com distâncias até 1000 pc. Extrapolando essas observações, eles estimaram que devem existir mais de 500 estrelas na zona restrita de trânsito. Outro grupo usou o catálogo SIMBAD de dados estelares para identificar 1022 estrelas tipo G e K na zona de trânsito. O problema com esses estudos anteriores é que eles foram limitados pelos conjuntos de dados que utilizaram, que eram incompletos ou incluíam estrelas cujas propriedades tinham grande incerteza.


Compilando uma nova lista

O artigo de hoje utiliza dados mais recentes do segundo lançamento de dados do Gaia (que já enaltecemos muitas vezes aqui no Astropontos!), focando-se em particular em estrelas selecionadas para a lista de alvos da missão TESS. Esse catálogo é particularmente útil, porque se concentra em estrelas da sequência principal, geralmente preferidas para buscas por exoplanetas ou sinais de vida. Os autores utilizaram os dados de paralaxe e movimento próprio do Gaia para estrelas no catálogo do TESS, excluindo estrelas evoluídas e estrelas com parâmetros mal medidos. Com isso eles podem perder algumas estrelas com alto movimento próprio, mas de qualquer forma essas não são os alvos principais para busca de exoplanetas. Curiosamente, algumas estrelas com alto movimento próprio se moverão para a zona de trânsito em um futuro próximo, como é o caso da estrela de Teergarden (que hospeda um planeta confirmado!) em 2044.

A lista de estrelas da sequência principal com dados de qualidade compilada pelos autores continha incríveis 10,3 milhões de estrelas na zona de trânsito. Eles reduziram esse número selecionando estrelas que estão a menos de 100 pc da Terra, encontrando assim 1004 estrelas dentro de 100 pc que poderiam ver o trânsito da Terra, das quais 508 poderiam observar o trânsito por um mínimo de 10 horas. A maioria dessas são anãs tipo M, estrelas vermelhas com um longo tempo de vida na sequência principal (veja a Figura 2).

Figura 2: O gráfico superior mostra a temperatura e a luminosidade para cada estrela na zona de trânsito da Terra. A maioria das estrelas tem baixa temperatura e baixa luminosidade, ou seja, elas são anãs do tipo M. O gráfico inferior mostra onde cada estrela está em relação a nós, com pontos coloridos de acordo com a temperatura da estrela. A estrela mais próxima está a 8,5 pc (~ 28 anos-luz) de nós. Figura 1 no artigo.

Duas estrelas dessa lista já possuem planetas conhecidos. A K2-155 tem três planetas (incluindo uma super-Terra possivelmente interessante), e a K2-240 tem dois (incluindo também uma super-Terra). Ainda não se têm certeza sobre que fração de estrelas tem planetas do tamanho da Terra na zona habitável, mas as estimativas variam de 10 a 50%. Mesmo se a estimativa mais baixa estiver correta (10%), isso significaria 100 desses planetas na zona de trânsito.

Para ter certeza de que a lista está completa, os autores recomendam um censo completo das estrelas próximas (mais perto que 100 pc), assim como estudos que apresentem melhores estimativas de idade para todas essas estrelas. Idades estelares são difíceis de estimar, mas podem nos ajudar a determinar se um planeta teria tido tempo para desenvolver vida. A missão TESS também vai procurar planetas em trânsito na zona de trânsito da Terra durante sua missão estendida, para que possamos descobrir se há mais planetas que poderiam ter observadores olhando para nós. Pensar em nossas estrelas vizinhas e seus planetas pode nos ajudar a refinar nossa procura por vida extraterrestre, e o artigo de hoje deu um importante passo nessa direção.


Adaptado de Getting to Know the Neighborhood: Who Can See Earth Transit?, escrito por Briley Lewis.

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