O satélite TESS (abreviatura em inglês de Satélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito), da Nasa , descobriu seu primeiro planeta do tamanho da Terra na zona habitável de sua estrela, a uma faixa de distância em que as condições podem ser adequadas para permitir a presença de água líquida na superfície. Os cientistas confirmaram a descoberta, chamada TOI 700 d, usando o Telescópio Espacial Spitzer, da Nasa, e modelaram os ambientes potenciais do planeta para ajudar a informar futuras observações.
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O TOI 700 d é um dos poucos planetas do tamanho da Terra descobertos na zona habitável de uma estrela até agora. Outros incluem vários planetas no sistema TRAPPIST-1 e outros mundos descobertos pelo Telescópio Espacial Kepler, da Nasa.
“O TESS foi projetado e lançado especificamente para encontrar planetas do tamanho da Terra orbitando estrelas próximas”, disse Paul Hertz, diretor da divisão de astrofísica da sede da Nasa em Washington. “Os planetas em torno das estrelas próximas são mais fáceis de acompanhar com telescópios maiores no espaço e na Terra. Descobrir o TOI 700 d é uma descoberta científica essencial para o TESS. Confirmar o tamanho do planeta e o status da zona habitável do Spitzer é outra vitória do Spitzer à medida que ele se aproxima do final das operações científicas em janeiro.”
O TESS monitora grandes áreas do céu, chamadas setores, por 27 dias de cada vez. Esse olhar mais extenso permite que o satélite rastreie mudanças no brilho estelar causadas por um planeta em órbita cruzando na frente de sua estrela a partir da perspectiva terrestre, um evento chamado trânsito.
Correção de parâmetros
A TOI 700 é uma pequena e fria estrela anã M localizada a pouco mais de 100 anos-luz de distância, na constelação de Dorado. Ela tem aproximadamente 40% da massa e do tamanho do Sol e cerca da metade da temperatura da superfície da nossa estrela. A TOI 700 apareceu em 11 dos 13 setores observados pelo TESS durante o primeiro ano da missão, e os cientistas capturaram vários trânsitos de seus três planetas.
De início, a estrela foi classificada – incorretamente – no banco de dados do TESS como sendo mais semelhante ao nosso Sol, o que significava que os planetas pareciam maiores e mais quentes do que realmente são. Vários pesquisadores, incluindo Alton Spencer, um estudante do ensino médio que trabalha com membros da equipe do TESS, identificaram o erro.
“Quando corrigimos os parâmetros da estrela, o tamanho de seus planetas caiu e percebemos que o mais externo tinha o tamanho da Terra e estava na zona habitável”, disse Emily Gilbert, aluna da Universidade de Chicago. “Além disso, em 11 meses de dados, não vimos explosões da estrela, o que aumenta as chances de o TOI 700 d ser habitável e facilita a modelagem de suas condições atmosféricas e de superfície.”
Gilbert e outros pesquisadores apresentaram as descobertas na 235ª reunião da Sociedade Astronômica Americana em Honolulu (Havaí), e três artigos – um dos quais Gilbert liderou – foram submetidos a revistas científicas.
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Três planetas
O planeta mais interno, chamado TOI 700 b, é quase exatamente do tamanho da Terra, provavelmente é rochoso e completa uma órbita a cada 10 dias. O planeta do meio, o TOI 700 c, é 2,6 vezes maior que a Terra – entre os tamanhos da Terra e Netuno –, orbita a cada 16 dias e provavelmente é um mundo dominado por gás. O TOI 700 d, o planeta mais externo conhecido no sistema e o único na zona habitável, é 20% maior que a Terra, completa uma órbita a cada 37 dias e recebe de sua estrela 86% da energia que o Sol fornece à Terra. Pensa-se que todos os planetas estejam travados de forma ordenada à sua estrela, o que significa que eles giram uma vez por órbita para que um lado seja banhado constantemente pela luz do dia.
Uma equipe de cientistas liderada por Joseph Rodriguez, astrônomo do Centro de
Astrofísica Harvard & Smithsonian, solicitou observações de acompanhamento com o telescópio Spitzer para confirmar o TOI 700 d.
“Dado o impacto dessa descoberta – que é o primeiro planeta do tamanho da Terra em zona habitável do TESS –, realmente queríamos que nosso entendimento desse sistema fosse o mais concreto possível”, disse Rodriguez. “O Spitzer viu o TOI 700 d em trânsito exatamente quando esperávamos. É um ótimo complemento para o legado de uma missão que ajudou a confirmar dois planetas do TRAPPIST-1 e identificar mais cinco.”
Os dados do Spitzer aumentaram a confiança dos cientistas de que o TOI 700 d é um planeta real e aumentaram suas medições de seu período orbital em 56% e de seu tamanho em 38%. O telescópio também descartou outras possíveis causas astrofísicas do sinal de trânsito, como a presença de uma estrela menor e mais escura no sistema.
Modelos de computador
Como a TOI 700 é brilhante, próxima e não mostra sinais de explosões estelares, o sistema é o principal candidato para medições precisas de massa pelos atuais observatórios terrestres. Essas medidas podem confirmar as estimativas dos cientistas de que os planetas interno e externo são rochosos e o planeta do meio é feito de gás.
Missões futuras podem ser capazes de identificar se os planetas têm atmosferas e, se houver, até determinar suas composições.
Embora as condições exatas do TOI 700 d sejam desconhecidas, os cientistas podem usar as informações atuais, como o tamanho do planeta e o tipo de estrela que orbita, para gerar modelos de computador e fazer previsões. Pesquisadores do Goddard Space Flight Center, da Nasa, modelaram 20 ambientes em potencial do TOI 700 d para avaliar se alguma versão resultaria em temperaturas e pressões de superfície adequadas para a habitabilidade.
Seus modelos climáticos em 3D examinaram uma variedade de tipos de superfície e composições atmosféricas tipicamente associadas ao que os cientistas consideram mundos potencialmente habitáveis. Como o TOI 700 d está preso à sua estrela, as formações de nuvens e os padrões de vento do planeta podem ser surpreendentemente diferentes dos da Terra.
Simulações
Uma simulação incluiu um TOI 700 d coberto de oceano com uma atmosfera densa e dominada por dióxido de carbono, semelhante ao que os cientistas suspeitam ter cercado Marte quando era jovem. A atmosfera do modelo contém uma camada profunda de nuvens no lado voltado para a estrela. Outro modelo descreve o TOI 700 d como uma versão sem nuvens e sem mares da Terra moderna, onde os ventos fluem para longe do lado noturno do planeta e convergem no ponto diretamente voltado para a estrela.
Quando passa pela atmosfera de um planeta, a luz das estrelas interage com moléculas como dióxido de carbono e nitrogênio para produzir sinais distintos, chamados linhas espectrais. A equipe de modelagem, liderada por Gabrielle Englemann-Suissa, pesquisadora assistente da Universities Space Research Association no Goddard Space Flight Center, produziu espectros simulados para as 20 versões modeladas do TOI 700 d.
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“Algum dia, quando tivermos espectros reais do TOI 700 d, poderemos recuar, combiná-los com o espectro simulado mais próximo e depois com um modelo”, disse Englemann-Suissa. “É emocionante, porque não importa o que descobrirmos sobre o planeta, ele parecerá completamente diferente do que temos aqui na Terra .”