2397: Astrónomos encontram sistema exoplanetário próximo com um mundo habitável

Impressão de artista do sistema exoplanetário de GJ 357, com GJ 357d no plano da frente, a apenas 31 anos-luz de distância.
Crédito: Jack Madden/Universidade de Cornell

Uma equipa de astrónomos, liderada por investigadores do Instituto de Astrofísica das Canárias, descobriu três novos planetas em órbita de uma estrela, um dos quais pode ter condições favoráveis à vida. A descoberta foi possível com dados do satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA e com dados de vários observatórios terrestres, entre eles o Observatório Espanhol Calar Alto com o seu instrumento CARMENES. Os resultados foram publicados na revista Astronomy & Astrophysics.

Os planetas recém-descobertos orbitam uma estrela chamada GJ 357, uma anã vermelha com aproximadamente um-terço da massa e tamanho do Sol, e cerca de 40% mais fria. Este sistema está a 31 anos-luz de distância na direcção da constelação de Hidra. A descoberta começou quando o TESS da NASA detectou a presença de um exoplaneta em trânsito, ou seja, um planeta fora do nosso Sistema Solar que corta brevemente alguma da luz da sua estrela quando passa à sua frente durante cada órbita.

Um grupo internacional de cientistas, liderado por investigadores do Instituto de Astrofísica das Canárias, usou dados obtidos por vários observatórios terrestres para confirmar a presença do planeta e, durante este processo, descobriram dois planetas adicionais. “Até certo ponto, as evidências destes planetas estavam escondidas nas medições feitas em vários observatórios durante muitos anos,” explicou Rafael Luque, estudante de doutoramento, autor principal do artigo. “Nós precisávamos que o TESS indicasse uma estrela interessante para os poder descobrir.”

Dos três planetas descobertos, GJ 357d, o mais distante da estrela, é particularmente interessante para os cientistas. O planeta orbita a estrela a cada 55,7 dias a uma distância mais ou menos equivalente a 20% da distância entre a Terra e o Sol, e tem uma massa pelo menos 6,1 vezes a massa do nosso planeta. Embora a sua composição e tamanho ainda não sejam conhecidos, um planeta rochoso com esta massa medirá entre uma e duas vezes o tamanho da Terra.

“GJ 357d está situado na orla externa da zona habitável da sua estrela, onde recebe quase a mesma quantidade de energia estelar que Marte recebe do Sol,” explica a co-autora Diana Kossakowski, do Instituto Max Planck para Astronomia em Heidelberg, Alemanha. Sem uma atmosfera, a temperatura média à sua superfície seria de -53º C, o que significa que será mais glacial do que habitável.

Um artigo complementar liderado por cientistas do Instituto Carl Sagan da Universidade de Cornell, que também inclui investigadores do IAC, analisa em detalhe as condições de habitabilidade do planeta. De acordo com Lisa Kaltenegger, a primeira autora do artigo, “se GJ 357d tiver uma atmosfera densa, rica em dióxido de carbono, poderá reter calor suficiente para aquecer o planeta e permitir a existência de água líquida à sua superfície. Além disso, poderíamos detectar bio-marcadores na sua atmosfera com a próxima geração de telescópios no espaço e no solo, como o JWST e o E-ELT, ambos em construção.”

Outros mundos singulares

Os trânsitos observados com o TESS e que deram origem à descoberta deste sistema planetário, são devidos a GJ 357b, um planeta 22% maior do que a Terra. Orbita a sua estrela onze vezes mais perto do que Mercúrio orbita o Sol e tem uma temperatura de superfície perto dos 245º C. “GJ 357b é o que chamamos de ‘Terra quente’, explicou Enric Pallé, astrofísico do IAC e co-autor do artigo, supervisor da tese de doutoramento de Luque, “portanto, embora não possa ter vida, devemos notar que é o terceiro exoplaneta em trânsito mais próximo conhecido até agora, e um dos melhores planetas rochosos que temos para medir a composição de qualquer atmosfera que possa possuir.”

O planeta GJ 357c tem uma massa de pelo menos 3,4 vezes a da Terra, orbita a estrela a cada 9,1 dias a uma distância um pouco mais que o dobro de GJ 357b e tem uma temperatura superficial estimada que ronda os 127º C. O satélite TESS não observou trânsitos deste planeta, o que sugere que a sua órbita se encontra inclinada pelo menos 1º em relação ao planeta “Terra quente”, de modo que nunca passa em frente da estrela a partir da nossa perspectiva.

Para confirmar a presença de GJ 357b e para descobrir os seus vizinhos exoplanetários, Luque e colaboradores usaram medições prévias da velocidade radial da estrela, o seu movimento ao longo da nossa linha de visão. Um planeta em órbita produz um puxão gravitacional na sua estrela, o que dá origem a um pequeno movimento, que os astrónomos podem detectar usando pequenas mudanças no espectro da estrela.

A equipa examinou dados do ESO e do Observatório de Las Campanas, ambos no Chile, do Observatório W.M. Keck no Hawaii, e do Observatório Calar Alto, na Espanha, entre outros.

Astronomia On-line
2 de Agosto de 2019