Um Sistema Solar em miniatura e os mais jovens exoplanetas rochosos

Esquema dos sistemas exoplanetários K2-32 e K2-233. (Crédito: J. Lillo-Box, T. Lopez, A. Santerne et al. 2020)

Uma equipa internacional, que inclui vários investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, descobriu uma versão “miniatura” do nosso Sistema Solar, além dos mais jovens exoplanetas rochosos até à data.

 

Porto, 9 de junho de 2020 – Uma equipa1 internacional, da qual fazem parte vários investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA2), observaram 7 exoplanetas, nas estrelas K2-32 e K2-233. O primeiro destes sistemas, com 4 exoplanetas, parece uma versão miniatura do Sistema Solar, enquanto no K2-233 foram identificados dois dos mais novos exoplanetas rochosos conhecidos.

Segundo o investigador do IA Olivier Demangeon: “Estes 7 exoplanetas demostram a nossa capacidade de caracterizar planetas semelhantes à Terra, com a precisão exigida para que, no futuro, possamos caracterizar a fundo as suas atmosferas”.

Um dos grandes problemas da astrobiologia é a obtenção de dados precisos acerca das propriedades atmosféricas dos exoplanetas. Mas para estudar as atmosferas e entender a estrutura interna destes planetas, é necessário ter dados muito precisos tanto da massa como do diâmetro deles.

Este é o objetivo da colaboração ESO-K2, que usa uma seleção de sistemas planetários detetados pela missão K2, do satélite Kepler (NASA) e os observa com o espectrógrafo HARPS, instalado no observatório do ESO em La Silla (Chile).

Com dados dos diâmetros, obtidos graças aos trânsitos3 medidos pelo Kepler, e das massas, obtidas com medições de velocidades radiais4 pelo HARPS, foi possível à equipa determinar as densidades e parâmetros orbitais de dois sistemas exoplanetários: o K2-32, com 4 exoplanetas e o K2-233 com 3 exoplanetas.

O sistema K2-32 parece uma versão compactada do nosso Sistema Solar, com um planeta rochoso mais interior, seguido de um gigante gasoso e dois Neptunos, todos eles em órbitas mais próximas da sua estrelas do que Mercúrio está do Sol. Este é dos poucos sistemas exoplanetários em que se conhecem, simultaneamente e em detalhe, as massas e os diâmetros de todos os planetas.

Já a K2-233 é uma estrela com apenas 600 milhões de anos (o Sol tem cerca de 4,6 mil milhões) e os dois exoplanetas mais próximos, para os quais os astrónomos determinaram densidades semelhantes à da Terra, são dos mais jovens exoplanetas rochosos alguma vez detetados. Isto abre a porta ao estudo dos primeiros tempos de vida de planetas semelhantes ao nosso.

Como todos estes planetas transitam as suas estrelas, deverá ser possível, com observações de futuros observatórios como o Telescópio Espacial James Webb (NASA/ESA) ou o ELT (ESO), obter dados que permitam caracterizar as suas atmosferas.

Este estudo5 foi aceite para publicação na revista Astronomy & Astrophysics.

 

NOTAS:

  1. A equipa é composta por: J. Lillo-Box (Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA), Depto. de Astrofísica, ESAC), T. A. Lopez (Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM), A. Santerne (Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM), L. D. Nielsen (Geneva Observatory, University of Geneva), S.C.C. Barros (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço), M. Deleuil (Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM), L. Acuña (Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM), O. Mousis (Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM), S. G. Sousa (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço),V. Adibekyan (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço & Dep. Física e Astronomia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto), D. J. Armstrong (Centre for Exoplanets and Habitability & Sp. Of Physics, U. Warwick), D. Barrado (Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA), Depto. de Astrofísica, ESAC),D. Bayliss (Centre for Exoplanets and Habitability & Sp. Of Physics, U. Warwick), D. J. A. Brown (Centre for Exoplanets and Habitability & Sp. Of Physics, U. Warwick), O.D.S. Demangeon (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço), X. Dumusque (Geneva Observatory, University of Geneva), P. Figueira (European Southern Observatory & Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço), S. Hojjatpanah (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço & Dep. Física e Astronomia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto), H. P. Osborn (Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM; NCCR/Planet-S, Centre for Space and Habitability, University of Bern e Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology), N. C. Santos (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço & Dep. Física e Astronomia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto), S. Udry (Geneva Observatory, University of Geneva).
  2. Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) é a instituição de referência na área em Portugal, integrando investigadores da Universidade de Lisboa e da Universidade do Porto, e englobando a maioria da produção científica nacional na área. Foi avaliado como “Excelente” na última avaliação de unidades de investigação e desenvolvimento organizada pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT). A atividade do IA é financiada por fundos nacionais e internacionais, incluindo pela FCT/MCES (UID/FIS/04434/2019).
  3. O Método dos Trânsitos consiste na medição da diminuição da luz de uma estrela, provocada pela passagem de um exoplaneta à frente dessa estrela (algo semelhante a um micro-eclipse). Através de um trânsito é possível determinar apenas o raio do planeta. Este método é complicado de usar, porque exige que o(s) planeta(s) e a estrela estejam exatamente alinhados com a linha de visão do observador.
  4. O Método das Velocidades Radiais deteta exoplanetas medindo pequenas variações na velocidade (radial) da estrela, devidas ao movimento que a órbita desses planetas imprime na estrela. A título de exemplo, a variação de velocidade que o movimento da Terra imprime no Sol é de apenas 10 cm/s (cerca de 0,36 km/h). Com este método é possível determinar o valor mínimo da massa do planeta. No entanto, em conjunto com o método dos trânsitos, é possível determinar a massa real.
  5. O artigo “Masses for the seven planets in K2-32 and K2-233: Four diverse planets in resonant chain and the first young rocky worlds” foi aceite para publicação na revista Astronomy & Astrophysics e está disponível aqui.