A impressão artística do exoplaneta LHS 3844 b retrata o mundo como um orbe rochoso sem ar. Novas medições agora confirmam que esta “super-Terra” não possui uma atmosfera substancial. Crédito: NASA, MIT e TESS
Um mundo rochoso desprovido de atmosfera desperta o debate sobre a habitabilidade dos sistemas estelares mais comuns da Via Láctea
A astrônoma Laura Kreidberg admite que inicialmente ficou um pouco preocupada com seus últimos resultados. Exames de um planeta orbitando a estrela anã vermelha LHS 3844 pareciam indicar que a super-Terra rochosa, 30% maior que o nosso mundo, possuía pouca ou nenhuma atmosfera.
A preocupação de Kreidberg surgiu do fato de que os pesquisadores estão em meio a um debate acalorado sobre a habitabilidade dos planetas em torno das anãs vermelhas, que compõem 70% das estrelas em nossa galáxia. Um universo repleto de vida é mais provável se os mundos em órbita dessas entidades diminutas, que são menores e mais frios que o nosso sol, poderiam ser uma boa morada para a biologia.
Mas as anãs vermelhas são hostes severas, emitindo erupções frequentes contendo raios X e radiação ultravioleta que poderiam esterilizar um planeta, assim como ventos estelares energéticos que podem tirar sua atmosfera protetora. A descoberta de Kreidberg e seus colegas, publicadas na Nature, poderia ser visto como uma marca contra a ideia de que planetas em torno de estrelas pequenas vermelhas poderia fornecer um ambiente estimulante.
Nos últimos anos, os astrônomos anunciaram inúmeras descobertas emocionantes sobre anãs vermelhas, como Proxima Centauri b, um planeta potencialmente habitável orbitando a estrela mais próxima do nosso sol, e o sistema TRAPPIST-1, que contém sete mundos enormes do tamanho da Terra. As anãs vermelhas não são apenas abundantes, mas também as estrelas mais longevas, com uma vida útil que pode atingir 10 trilhões de anos - 1.000 vezes mais do que a do nosso sol. Se uma biosfera surgir em um mundo anão vermelho, ela pode permanecer por um tempo excepcionalmente longo.
Os astrônomos estão, portanto, interessados em saber se os planetas dos anões vermelhos são ou não bons lugares para procurar criaturas vivas. "Para ter a vida como a conhecemos, você precisa de água líquida", diz Abraham Loeb, coautor do estudo da Nature e astrofísico do Center for Astrophysics da Universidade de Harvard e do Smithsonian Institution (CfA). “Para ter água líquida, você precisa de uma atmosfera.”
Kreidberg, que também está no CfA, tem o hábito diário de verificar novos resultados do Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA, uma caça a observatórios baseados no espaço para planetas próximos que “transitam” suas estrelas-anfitriãs - faces daqueles hospedeiros estelares e lançando sombras em direção ao nosso sistema solar. Entre as primeiras descobertas da TESS estava o mundo rochoso LHS 3844 b, localizado a menos de 49 anos-luz de distância, e Kreidberg rapidamente reconheceu que estava em uma posição ideal para testar as capacidades de retenção atmosférica dos exoplanetas anões vermelhos.
LHS 3844 b orbita incrivelmente perto de sua estrela-mãe, correndo em meras 11 horas. Esta órbita garante mais ou menos que a força gravitacional da estrela bloqueou o planeta, significando que um lado do mundo está sempre voltado para a estrela. O lado do dia do exoplaneta é escaldante, enquanto o hemisfério voltado para o espaço fica no frio.
Mas enquanto o exoplaneta experimenta 70 vezes mais radiação do que a Terra, Kreidberg diz que não necessariamente perderá sua atmosfera a essa distância. Por exemplo, um envelope de dióxido de carbono denso poderia ser pesado o suficiente para suportar o bombardeio da estrela próxima. Ou o mundo poderia ter contido um vasto oceano que foi fervido pela intensa luz das estrelas, que também teria dividido a água em suas moléculas constituintes. O hidrogênio mais leve poderia ter se afastado, deixando uma atmosfera de oxigênio puro.
Embora os pesquisadores não pudessem ver diretamente o planeta, usando o Telescópio Espacial Spitzer, da NASA, conseguiram efetivamente medir sua temperatura, detectando uma variação periódica nas emissões térmicas de sua estrela hospedeira causada pelos movimentos orbitais do planeta. Muito parecido com a lua em nosso céu, a LHS 3844 b mostra rostos diferentes para observadores na Terra enquanto varre sua órbita: em turnos, exibe seu lado mais quente ou seu lado noturno mais frio, que sutilmente altera a quantidade de radiação infravermelha vista pelos astrônomos. a estrela. O planeta também passa completamente atrás de sua estrela por uma porção de sua órbita, como visto da Terra, removendo inteiramente seu calor de vista e permitindo aos cientistas determinar sua contribuição total para as emissões térmicas da estrela. Com base nessas medições,
A presença de uma atmosfera reguladora deve permitir a transferência de calor entre os hemisférios, reduzindo esses extremos. Mas os modelos de computador sugeriam que as diferenças de temperatura do LHS 3844 b só poderiam surgir e persistir se o planeta tivesse uma atmosfera extremamente fina, com, no máximo, um 10º da pressão da Terra e provavelmente nenhuma.
Uma grande parte do trabalho teórico já implicou que os mundos anões vermelhos em órbita teriam dificuldade em formar ou reter atmosferas significativas por causa do ambiente extremo, diz Colin Johnstone, um astrofísico da Universidade de Viena, que não esteve envolvido no novo estudo. . Mas o que as características de um planeta próximo, como o LHS 3844 b significa para lugares como os mundos de TRAPPIST-1 ou Proxima Centauri b, que orbitam mais longe de sua estrela-mãe, não é totalmente claro.
“É mais uma evidência sugerindo que essas estrelas não terão planetas habitáveis”, diz Johnstone, apesar de alertar contra a realização de julgamentos abrangentes baseados em um único exemplo.
Porque o LHS 3844 b está longe dentro da tradicional zona habitável - uma região ao redor de uma estrela onde um planeta é suficientemente aquecido pela luz das estrelas para ter água líquida em sua superfície - o resultado nulo não é muito téniom Tiffany Jansen, Ph.D. em astronomia. candidato na Universidade de Columbia, que também não esteve envolvido no trabalho recente.
"A descoberta da falta de uma atmosfera neste planeta não torna menos provável que os planetas da zona habitável tenham uma atmosfera", diz ela.
Mas Loeb responde que o que acontece na vizinhança imediata de uma estrela anã vermelha é relevante para planetas mais remotos. Ele já fez cálculos teóricos que sugerem que as anãs vermelhas são propensas a soprar as atmosferas dos exoplanetas em sua zona habitável. Embora o LHS 3844 b seja um exemplo e esteja muito mais próximo de sua estrela do que um planeta habitável poderia ser, ele fornece evidências importantes de que a decapagem atmosférica ocorre. E extrapolações implicam que resultados semelhantes podem ser esperados mais longe, diz Loeb.
A discussão provavelmente continuará até que os astrônomos possam examinar mais casos. O próximo Telescópio Espacial James Webb (JWST), um observatório infravermelho cujo espelho terá 6,25 vezes o poder coletor de luz do Telescópio Espacial Hubble, será revolucionário em sua capacidade de medir o calor de exoplanetas distantes, diz Kreidberg.
Outras equipes já se comprometeram a usar o tempo durante o primeiro ano da JWST para examinar a temperatura dos planetas TRAPPIST-1 b - encontrados no sistema TRAPPIST-1 - e Gliese 1132 b - que também orbita uma anã vermelha. O telescópio está programado para ser lançado em 2021, e será acompanhado por poderosos observatórios terrestres de 30 metros de classe, que devem entrar em operação no início da próxima década, que podem conduzir pesquisas semelhantes.
A decepção preliminar de Kreidberg sobre a LHS 3844 b acabou se dissipando. “Se você fosse um alienígena olhando para o nosso sistema solar e visse Mercury, seria um pouco desanimado”, diz ela, mas nosso quintal cósmico contém uma grande diversidade de atmosferas.
Os pesquisadores ainda estão começando a entender como as atmosferas planetárias surgem e muito permanece desconhecido. "Para cada idéia de como se livrar de uma atmosfera em um planeta, há outro para como mantê-lo ou fazer um novo", diz Kreidberg. "Eu não acho que isso conta como um ponto de vitória para os pessimistas ainda."
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