Nota de Imprensa

Planetas TRAPPIST-1 são provavelmente ricos em água

Primeira indicação da composição de exoplanetas do tamanho da Terra

5 de Fevereiro de 2018

Um novo estudo determinou que os sete planetas descobertos em órbita da estrela anã ultra fria próxima de nós, TRAPPIST-1, são todos constituídos principalmente por rochas e alguns poderão potencialmente ter mais água que a Terra. As densidades dos planetas, agora conhecidas com muito mais precisão que anteriormente, sugerem que alguns destes corpos podem ter até 5% da sua massa sob a forma de água — cerca de 250 vezes mais que os oceanos da Terra. Os planetas mais quentes mais próximos da estrela progenitora têm provavelmente atmosferas densas de vapor e os mais distantes terão provavelmente superfícies geladas. Em termos de tamanho, densidade e radiação recebida da estrela, o quarto planeta a contar do interior é o mais semelhante à Terra. Parece ser o mais rochoso dos sete e tem potencial para ter água líquida à sua superfície.

Os planetas que se encontram em órbita da ténue estrela vermelha TRAPPIST-1, situada a apenas 40 anos-luz de distância da Terra, foram inicialmente detectados em 2016 pelo telescópio TRAPPIST-South instalado no Observatório de La Silla do ESO. No ano seguinte observações adicionais obtidas com telescópios colocados no solo, incluindo o Very Large Telescope do ESO, e com o Telescópio Espacial Spitzer da NASA, revelaram que existem sete planetas no sistema, cada um mais ou menos do tamanho da Terra. Deram-se-lhes os nomes TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g, h, por ordem crescente de distância à estrela central [1].

Foram agora obtidas mais observações, tanto por telescópios colocados no solo, incluindo a infraestrutura SPECULOOS instalada no Observatório do Paranal do ESO, como pelos Telescópios Espaciais Spitzer e Kepler da NASA. Uma equipa de cientistas, liderada por Simon Grimm da Universidade de Berna, na Suíça, aplicou modelos computacionais muito complexos a todos os dados disponíveis e determinou as densidades dos planetas com muito mais precisão do que anteriormente [2].

Simon Grimm explica como é que são determinadas as massas dos planetas: “Os planetas TRAPPIST-1 estão tão próximo uns dos outros que interferem entre si gravitacionalmente, por isso os momentos em que passam em frente à sua estrela progenitora variam ligeiramente. Estas variações dependem das massas dos planetas, das suas distâncias e de outros parâmetros orbitais. Com um modelo de computador, simulámos as órbitas dos planetas até que os trânsitos calculados coincidissem com os valores observados, derivando assim as massas planetárias.”

O membro da equipa Eric Agol fala da importância deste resultado: “Um dos objetivos deste tipo de estudo é determinar a composição de planetas semelhantes à Terra em tamanho e temperatura. A descoberta da TRAPPIST-1 e as capacidades únicas das infraestruturas do ESO no Chile e do Telescópio Espacial Spitzer da NASA tornaram este estudo possível — dando-nos assim o nosso primeiro vislumbre da composição de exoplanetas do tamanho da Terra!”

As medições das densidades, quando combinadas com modelos das composições dos planetas, sugerem que os sete planetas TRAPPIST-1 não são mundos rochosos estéreis. Parecem conter quantidades significativas  de materiais voláteis, provavelmente água [3], correspondente, em alguns casos, a 5% da massa do planeta — uma quantidade enorme quando comparada com a Terra que tem apenas cerca de 0,02% de água relativamente à sua massa!

“Embora nos dêem importantes pistas sobre a composição planetária, as densidades não nos dizem nada sobre a habitabilidade do planeta. Apesar disso, o nosso estudo constitui um importante passo em frente no sentido de determinarmos se estes planetas poderão suportar vida,” disse Brice-Olivier Demory, co-autor do estudo a trabalhar na Universidade de Berna.

Os TRAPPIST-1b, c — os planetas mais interiores — têm muito provavelmente núcleos rochosos e encontram-se rodeados por atmosferas muito mais espessas que a da Terra. O TRAPPIST-1d é o planeta mais leve com cerca de 30% da massa da Terra. Os cientistas não sabem precisar se terá um grande atmosfera, um oceano ou uma camada de gelo.

Os investigadores ficaram surpreendidos pelo TRAPPIST-1e ser o único planeta do sistema ligeiramente mais denso que a Terra, o que sugere que possa ter um núcleo de ferro mais denso e que não tem necessariamente que possuir uma atmosfera espessa, um oceano ou uma camada de gelo. O facto do TRAPPIST-1e parecer ser muito mais rochoso em termos que composição que os restantes planetas é algo que permanece um mistério. Em termos de tamanho, densidade e quantidade de radiação recebida da estrela, este é o planeta mais parecido com a Terra.

Os TRAPPIST-1f, g, h encontram-se suficientemente longe da estrela hospedeira para que a água se encontre gelada às suas superfícies. Se possuirem atmosferas finas, provavelmente não conterão as moléculas pesadas que encontramos na Terra, como, por exemplo, dióxido de carbono.

“É interessante notar que os planetas mais densos não são os que se encontram mais próximos da estrela e que os planetas mais frios não podem conter atmosferas densas,” diz Caroline Dorn, co-autora do estudo a trabalhar na Universidade de Zurique, na Suíça.

O sistema TRAPPIST-1 continuará a ser alvo de intenso escrutínio no futuro com muitas infraestruturas no solo e no espaço, incluindo o Extremely Large Telescope do ESO e o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA.

Os astrónomos trabalham também intensamente para procurar mais planetas em torno de estrelas vermelhas ténues como a TRAPPIST-1. Como explica o membro da equipa Michaël Gillon [4]: “Este resultado destaca o enorme interesse em explorar estrelas anãs ultra frias próximas — como a TRAPPIST-1 — para procurar planetas terrestres em trânsito. É exatamente este o objetivo do SPECULOOS, o nosso novo caçador de exoplanetas que está prestes a começar as operações no Observatório do Paranal do ESO, no Chile.”

Notas

[1] Os planetas foram descobertos com o telescópio TRAPPIST-South instalado no Observatório de La Silla do ESO, no Chile; o TRAPPIST-North em Marrocos; o Telescópio Espacial Spitzer da NASA; o instrumento HAWK-I do ESO montado no Very Large Telescope no Observatório do Paranal, no Chile; o telescópio UKIRT de 3,8 metros no Hawaii; o telescópio Liverpool de 2 metros e os telescópios William Herschel de 4 metros em La Palma, nas Ilhas Canárias; e o telescópio SAAO de 1 metro na África do Sul.

[2] A medição das densidades dos exoplanetas não é uma tarefa fácil, já que é preciso saber o tamanho e a massa dos planetas em questão. Os planetas TRAPPIST-1 foram descobertos pelo método dos trânsitos — a busca de pequenos decréscimos no brilho de uma estrela, que assinala a altura em que um planeta passa em frente ao seu disco e bloqueia parte da sua luz. Este método fornece uma boa estimativa do tamanho do planeta, mas medir a sua massa é mais difícil — se mais nenhum efeito estiver presente, planetas com massas diferentes têm as mesmas órbitas e não há uma maneira direta de os distinguir. No entanto, num sistema com múltiplos planetas há uma maneira — os planetas de maior massa perturbam mais as órbitas dos outros planetas do que os planetas mais leves, o que por sua vez afecta a altura em que ocorrem os trânsitos. A equipa liderada por Simon Grimm usou estes efeitos complicados e muito subtis para estimar as massas mais prováveis dos sete planetas, baseando-se numa grande quantidade de dados dos trânsitos e em análise de dados e modelos muito sofisticados.

[3] Os modelos usados consideraram também elementos voláteis alternativos, tais como o dióxido de carbono. No entanto, a água, sob a forma de vapor, líquida ou gelo, é a componente principal mais provável do material que compõe as superfícies dos planetas, uma vez que é a fonte mais abundante de voláteis em discos protoplanetários de abundância solar.

[4] A infraestrutura de telescópios de rastreio SPECULOOS está praticamente terminada no Observatório do Paranal do ESO.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “The nature of the TRAPPIST-1 exoplanets”, de S. Grimm et al., que será publicado na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics.

A equipa é composta por Simon L. Grimm (Universidade de Berna, Centro do Espaço e Habitabilidade, Berna, Suíça), Brice-Olivier Demory (Universidade de Berna, Centro do Espaço e Habitabilidade, Berna, Suíça), Michaël Gillon (Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Liège, Bélgica), Caroline Dorn (Universidade de Berna, Centro do Espaço e Habitabilidade, Berna, Suíça; Universidade de Zurique, Instituto de Ciências Computacionais, Zurique, Suíça), Eric Agol (University of Washington, Seattle, Washington, EUA; NASA Astrobiology Institute’s Virtual Planetary Laboratory, Seattle, Washington, EUA; Institut d’Astrophysique de Paris, Paris, França), Artem Burdanov (Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Liège, Bélgica), Laetitia Delrez (Cavendish Laboratory, Cambridge, RU; Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Liège, Bélgica), Marko Sestovic (Universidade de Berna, Centro do Espaço e Habitabilidade, Berna, Suíça), Amaury H.M.J. Triaud (Institute of Astronomy, Cambridge, RU; University of Birmingham, Birmingham, RU), Martin Turbet (Laboratoire de Météorologie Dynamique, IPSL, Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, CNRS, Paris, França), Émeline Bolmont (Université Paris Diderot, AIM, Sorbonne Paris Cité, CEA, CNRS, Gif-sur-Yvette, França), Anthony Caldas (Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS, Pessac, França), Julien de Wit (Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, EUA), Emmanuël Jehin (Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Liège, Bélgica), Jérémy Leconte (Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS, Pessac, França), Sean N. Raymond (Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS, Pessac, França), Valérie Van Grootel (Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Liège, Bélgica), Adam J. Burgasser (Center for Astrophysics and Space Science, University of California San Diego, La Jolla, California, EUA), Sean Carey (IPAC, Calif. Inst. of Technology, Pasadena, California, EUA), Daniel Fabrycky (Department of Astronomy and Astrophysics, Univ. of Chicago, Chicago, Illinois, EUA), Kevin Heng (Universidade de Berna, Centro do Espaço e Habitabilidade, Berna, Suíça), David M. Hernandez (Department of Physics and Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, EUA), James G. Ingalls (IPAC, Calif. Inst. of Technology, Pasadena, California, EUA), Susan Lederer (NASA Johnson Space Center, Houston, Texas, EUA), Franck Selsis (Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS, Pessac, França) e Didier Queloz (Cavendish Laboratory, Cambridge, RU).

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, e pela Austrália, como parceiro estratégico. 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 Extremely Large Telescope (ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

Links

• Artigo científico
• Link para a nota de imprensa do Hubble sobre atmosferas nos planetas TRAPPIST-1
• Mais informação sobre o TRAPPIST-South
• Mais informação sobre o SPECULOOS
• Telescópio Espacial Spitzer da NASA
• Telescópio Espacial Kepler da NASA

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SAINT-EX Research Group, University of Bern, Center for Space and Habitability
Bern, Switzerland
Tel: +41 31 631 5157
Email: brice.demory@csh.unibe.ch

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1805, 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.