Nota de Imprensa

A Anã Superfria e os Sete Planetas

Mundos temperados do tamanho da Terra descobertos em sistema planetário extraordinariamente rico

22 de Fevereiro de 2017

Os astrónomos descobriram um sistema com sete planetas do tamanho da Terra a cerca de apenas 40 anos-luz de distância. Com o auxílio de telescópios no espaço e também no solo, incluindo o Very Large Telescope do ESO, os planetas foram todos detectados quando passavam em frente da sua estrela progenitora, a estrela anã superfria chamada TRAPPIST-1. De acordo com o artigo científico publicado hoje na revista Nature, três dos planetas situam-se na zona habitável da estrela e poderão ter oceanos de água à superfície, aumentando a possibilidade deste sistema planetário poder conter vida. O sistema tem ao mesmo tempo o maior número de planetas do tamanho da Terra descoberto até agora e o maior número de mundos que poderão ter água líquida à sua superfície.

Os astrónomos utilizaram o telescópio TRAPPIST-South instalado no Observatório de La Silla do ESO, o Very Large Telescope (VLT) situado no Paranal e o Telescópio Espacial Spitzer da NASA, para além doutros telescópios em todo o mundo [1] para confirmar a existência de pelo menos sete pequenos planetas em órbita da estrela anã vermelha fria TRAPPIST-1 [2]. Todos os planetas, com os nomes TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g, h — por ordem crescente de distância à sua estrela — têm tamanhos semelhantes à Terra [3].

Decréscimos na emissão da radiação estelar causados por cada um dos sete planetas ao passarem em frente à estrela — os chamados trânsitos — permitiram aos astrónomos retirar informação sobre os seus tamanhos, composições  e órbitas [4]. Os investigadores descobriram que pelo menos os seis planetas mais internos são comparáveis à Terra em termos de tamanho e temperatura.

O autor principal Michaël Gillon do Instituto STAR da Universidade de Liège, Bélgica, está muito contente com os resultados: “Trata-se de um sistema planetário extraordinário — não apenas por termos encontrado tantos planetas mas porque todos eles são surpreendentemente parecidos à Terra em termos de tamanho!”

Com apenas 8% da massa do Sol, a TRAPPIST-1 é muito pequena em termos estelares — apenas marginalmente maior que o planeta Júpiter — e por isso apesar de se encontrar próximo da constelação do Aquário, aparece-nos muito ténue. Os astrónomos esperavam que tais estrelas anãs pudessem conter muitos planetas do tamanho da Terra em órbitas apertadas, o que as tornava alvos interessantes para a busca de vida extraterrestre, no entanto a TRAPPIST-1 é o primeiro sistema deste tipo a ser encontrado.

O co-autor Amaury Triaud explica: “A energia emitida por estrelas anãs como a TRAPPIST-1 é muito menor do que a libertada pelo nosso Sol e por isso os planetas têm que ocupar órbitas muito mais próximas da estrela do que as que observamos no Sistema Solar para poderem ter água à superfície. Felizmente, parece que este tipo de configuração compacta é exatamente o que observamos em torno da TRAPPIST-1!”

A equipa determinou que todos os planetas no sistema são semelhantes à Terra e a Vénus em termos de tamanho, ou ligeiramente menores. As medições de densidade sugerem que pelo menos os seis planetas mais internos têm provavelmente uma composição rochosa. 

As órbitas dos planetas não são muito maiores que as apresentadas pelo sistema de satélites galileanos situado em torno de Júpiter, sendo muito mais pequenas que a órbita de Mercúrio no Sistema Solar. No entanto, o pequeno tamanho da TRAPPIST-1 assim como a sua temperatura baixa significam que a emissão de energia dirigida aos seus planetas é semelhante à recebida pelos planetas internos do nosso Sistema Solar; os planetas TRAPPIST-1c, d, f recebem quantidades de energia comparáveis às que os planetas Vénus, Terra e Marte, respectivamente, recebem do Sol.

Os sete planetas descobertos neste sistema estelar podem potencialmente conter água líquida à sua superfície, apesar das distâncias orbitais tornarem alguns candidatos mais prováveis a esta condição do que outros. Os modelos climáticos sugerem que os planetas mais internos, os TRAPPIST-1b, c, d, são provavelmente demasiado quentes para possuírem água líquida, excepto talvez numa pequena fração das suas superfícies. A distância orbital do planeta mais exterior do sistema, o TRAPPIST-1h, ainda não foi confirmada, embora este objeto pareça encontrar-se muito afastado e frio para poder conter água líquida — assumindo que não ocorrem nenhuns processos de aquecimento alternativos [5]. No entanto, os planetas TRAPPIST-1e, f, g representam o “santo graal” para os astrónomos que procuram planetas, uma vez que orbitam na zona habitável da estrela e poderão conter oceanos de água à superfície [6].

Estas novas descobertas fazem do sistema TRAPPIST-1 um alvo muito importante para um futuro estudo. O Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA já está a ser utilizado para procurar atmosferas em torno destes planetas e o membro da equipa Emmanuël Jehin está entusiasmado com as perspectivas futuras:”Com a próxima geração de telescópios, como o European Extremely Large Telescope do ESO e o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, vamos muito rapidamente poder procurar água e talvez até evidências de vida nestes mundos.”

Notas

[1] Para além do Telescópio Espacial Spitzer da NASA, a equipa utilizou muitas outras infraestruturas instaladas no solo: o TRAPPIST–South no Observatório de La Silla do ESO no Chile, o instrumento HAWK-I montado no Very Large Telescope do ESO no Chile, o TRAPPIST–North em Marrocos, o telescópio UKIRT de 3,8 metros no Hawaii, os telescópios Liverpool de 2 metros e William Herschel de 4 metros em La Palma nas Ilhas Canárias, e o telescópio SAAO de 1 metro na África do Sul.

[2] O TRAPPIST–South (the TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope–South) é um telescópio robótico de 0,6 metros belga, operado pela Universidade de Liège e instalado no Observatório de La Silla do ESO, no Chile. O telescópio monitoriza essencialmente a radiação de cerca de 60 das estrelas anãs superfrias mais próximas e também anãs castanhas (“estrelas” que não são suficientemente massivas para dar início à fusão nuclear sustentada nos seus núcleos), em busca de evidências de trânsitos planetários. O TRAPPIST-South, em conjunto com o seu gémeo, o TRAPPIST-North, são os percursores do sistema SPECULOOS, que está atualmente a ser instalado no Observatório do Paranal do ESO.

[3] No início de 2016, uma equipa de astrónomos, também liderada por Michaël Gillon, anunciou a descoberta de três planetas em órbita da estrela TRAPPIST-1. A equipa intensificou as suas observações de seguimento do sistema essencialmente devido a um trânsito triplo notável que foi observado com o instrumento HAWK-I instalado no VLT. Este trânsito mostrava de forma clara que pelo menos mais um planeta desconhecido se encontrava em órbita da estrela. Essa curva de luz histórica mostra pela primeira vez três planetas temperados do tamanho da Terra, dois deles situados na zona habitável, a passar em frente da sua estrela progenitora em simultâneo!

[4] Este é um dos principais métodos que os astrónomos usam para identificar a presença de um planeta em torno de uma estrela. Este método consiste em observar a luz emitida por uma estrela e verificar se alguma parte dessa luz está a ser bloqueada devido à passagem de um planeta pela frente da estrela, na direção da linha de visão da Terra — o planeta “transita” a estrela, como dizem os astrónomos. À medida que o planeta orbita em torno da estrela, esperamos ver pequenos decréscimos regulares na luz emitida pela estrela, correspondentes às alturas em que o planeta passa à sua frente.

[5] Tais processos podem incluir aquecimento de maré, onde a atração gravitacional da TRAPPIST-1 faz com que o planeta se deforme repetidamente, levando ao aparecimento de forças de fricção internas e à geração de calor. É este processo que leva ao vulcanismo ativo que se observa na lua Io de Júpiter. Se o TRAPPIST-h tiver também retido uma atmosfera primordial rica em hidrogénio, a taxa de perda de calor pode ser muito baixa.

[6] Estes resultados representam igualmente a maior cadeia de exoplanetas descoberta, cujos planetas orbitam em quase-ressonância uns com os outros. Os astrónomos mediram cuidadosamente o tempo que cada planeta demora a completar uma órbita em torno da TRAPPIST-1 — o chamado período de revolução — calculando seguidamente a razão entre o período de cada planeta e o período do planeta vizinho imediatamente a seguir. Os seis planetas mais internos têm razões de período com os seus vizinhos muito próximas de quocientes simples, como por exemplo 5:3 ou 3:2, o que nos diz que os planetas se formaram muito provavelmente em conjunto e numa zona mais afastada da sua estrela, tendo-se posteriormente deslocado mais para o interior, ocupando finalmente a sua configuração atual. Se tal for o caso, estes mundos podem apresentar densidade baixa e ser ricos em voláteis, o que sugeriria uma superfície gelada e/ou uma atmosfera.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1”, de M. Gillon et al., que foi publicado na revista Nature.

A equipa é composta por M. Gillon (Université de Liège, Liège, Bélgica), A. H. M. J. Triaud (Institute of Astronomy, Cambridge, RU), B.-O. Demory (Universidade de Berna, Berna, Suíça; Cavendish Laboratory, Cambridge, RU), E. Jehin (Université de Liège, Liège, Bélgica), E. Agol (University of Washington, Seattle, EUA; NASA Astrobiology Institute's Virtual Planetary Laboratory, Seattle, EUA), K. M. Deck (California Institute of Technology, Pasadena, CA, EUA), S. M. Lederer (NASA Johnson Space Center, Houston, EUA), J. de Wit (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, EUA), A. Burdanov (Université de Liège, Liège, Bélgica), J. G. Ingalls (California Institute of Technology, Pasadena, California, EUA), E. Bolmont (Universidade de Namur, Namur, Bélgica; Laboratoire AIM Paris-Saclay, CEA/DRF - CNRS - Univ. Paris Diderot - IRFU/SAp, Centre de Saclay, França), J. Leconte (Univ. Bordeaux, Pessac, França), S. N. Raymond (Univ. Bordeaux, Pessac, França), F. Selsis (Univ. Bordeaux, Pessac, França), M. Turbet (Sorbonne Universités, Paris, França), K. Barkaoui (Observatório de Oukaimeden, Marrakesh, Marrocos), A. Burgasser (University of California, San Diego, California, EUA), M. R. Burleigh (University of Leicester, Leicester, RU), S. J. Carey (California Institute of Technology, Pasadena, CA, EUA), A. Chaushev (University of Leicester, RU), C. M. Copperwheat (Liverpool John Moores University, Liverpool, RU), L. Delrez (Université de Liège, Liège, Bélgica; Cavendish Laboratory, Cambridge, RU), C. S. Fernandes (Université de Liège, Liège, Bélgica), D. L. Holdsworth (University of Central Lancashire, Preston, RU), E. J. Kotze (South African Astronomical Observatory, Cape Town, África do Sul), V. Van Grootel (Université de Liège, Liège, Bélgica), Y. Almleaky (Universidade King Abdulaziz, Jeddah, Arábia Saudita; Centro King Abdullah para Observações Crescentes e Astronomia, Makkah Clock, Arábia Saudita), Z. Benkhaldoun (Observatório Oukaimeden, Marrakesh, Marrocos), P. Magain (Université de Liège, Liège, Bélgica), e D. Queloz (Cavendish Laboratory, Cambridge, RU; Departamento de Astronomia, Universidade de Geneva, Suíça).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 16 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, assim como pelo Chile, o país de acolhimento. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é um parceiro principal no ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o European Extremely Large Telescope (E-ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

Links

• Artigo científico na Nature
• Breve história da TRAPPIST-1 de Laurence Suhner
• Website do telescópio TRAPPIST na Université de Liège
• Mais informações sobre o TRAPPIST–South
• OrCA Lab na Université de Liège
• Projeto SPECULOOS da Université de Liège
• Nota de Imprensa da NASA Spitzer
• Fotografias do VLT

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1706, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.