Ilustração artística de um planeta na zona habitável de uma estrela. Planetas nas zonas habitáveis de suas estrelas provavelmente têm água líquida em suas superfícies. Crédito: Cal Poly Pomona/B. Binder, editado
Astrônomos estão usando Chandra e XMM-Newton para avaliar se estrelas próximas emitem níveis de radiação compatíveis com exoplanetas habitáveis.
Esta pesquisa tem como objetivo ajudar a priorizar estrelas para imagens detalhadas com futuros telescópios, focando naquelas cujos níveis de radiação podem sustentar atmosferas planetárias propícias à vida.
Explorando a habitabilidade dos exoplanetas com telescópios avançados
Usando NASAObservatório de raios X Chandra e da ESA (Agência Espacial Europeia‘s) XMM-Newton, astrônomos estão explorando se estrelas próximas poderiam hospedar exoplanetas habitáveis, com base em se eles emitem radiação que poderia destruir condições potenciais para a vida como a conhecemos. Esse tipo de pesquisa ajudará a guiar observações com a próxima geração de telescópios visando fazer as primeiras imagens de planetas como a Terra.
Uma equipe de pesquisadores examinou estrelas que estão próximas o suficiente da Terra para que futuros telescópios possam tirar imagens de planetas em suas chamadas zonas habitáveis, definidas como órbitas onde os planetas podem ter água líquida em suas superfícies.
Analisando a potencial habitabilidade através da radiação estelar
Quaisquer imagens de planetas serão pontos únicos de luz e não mostrarão diretamente características da superfície, como nuvens, continentes e oceanos. No entanto, seus espectros — a quantidade de luz em diferentes comprimentos de onda — revelarão informações sobre a composição da superfície e a atmosfera do planeta.
Há vários fatores influenciando o que poderia tornar um planeta adequado para a vida como a conhecemos. Um desses fatores é a quantidade de raios X e luz ultravioleta prejudiciais que ele recebe de sua estrela hospedeira, o que pode danificar ou até mesmo remover a atmosfera do planeta.
Um mapa tridimensional de estrelas perto do Sol que estão perto o suficiente da Terra para que planetas em suas zonas habitáveis sejam diretamente fotografados usando telescópios futuros. Planetas nas zonas habitáveis de suas estrelas provavelmente têm água líquida em suas superfícies. Um estudo com Chandra e XMM-Newton de algumas dessas estrelas (mostradas em halos azuis) indica aquelas que provavelmente teriam exoplanetas habitáveis ao redor delas com base em uma segunda condição — se elas recebem radiação letal das estrelas que orbitam. Crédito: Cal Poly Pomona/B. Binder; NASA/CXC/M.Weiss
Metodologia de Pesquisa e Observações Estelares
“Sem caracterizar os raios X de sua estrela hospedeira, estaríamos perdendo um elemento-chave sobre se um planeta é realmente habitável ou não”, disse Breanna Binder da California State Polytechnic University em Pomona, que liderou o estudo. “Precisamos observar que tipo de doses de raios X esses planetas estão recebendo.”
Binder e seus colegas começaram com uma lista de estrelas que estão próximas o suficiente da Terra para que futuros telescópios terrestres e espaciais pudessem fazer imagens de planetas em sua zona habitável. Esses futuros telescópios incluem o Habitable Worlds Observatory e telescópios terrestres extremamente grandes.
Descobertas e implicações para futuras descobertas de exoplanetas
Com base em observações de raios X de algumas dessas estrelas usando dados do Chandra e do XMM-Newton, a equipe de Binder examinou quais estrelas poderiam hospedar planetas com condições favoráveis para a formação e prosperidade da vida.
A equipe estudou o quão brilhantes as estrelas são em raios X, quão energéticos os raios X são e o quanto e quão rapidamente eles mudam na saída de raios X, por exemplo, devido a flares. Raios X mais brilhantes e energéticos podem causar mais danos às atmosferas de planetas em órbita.
Otimizando a seleção de alvos para telescópios de última geração
“Nós identificamos estrelas onde o ambiente de radiação de raios X da zona habitável é similar ou até mais suave do que aquele em que a Terra evoluiu”, disse Sarah Peacock, coautora do estudo da University of Maryland, Baltimore County. “Tais condições podem desempenhar um papel fundamental na sustentação de uma atmosfera rica como a encontrada na Terra.”
Os pesquisadores usaram dados disponíveis em arquivos de quase 10 dias de observações do Chandra e cerca de 26 dias de observações do XMM para examinar o comportamento de raios X de 57 estrelas próximas, algumas delas com planetas conhecidos. A maioria deles são planetas gigantes como Júpiter, Saturnoou Netunoenquanto apenas um punhado de planetas ou candidatos a planeta poderiam ter menos de duas vezes a massa da Terra.
Provavelmente há muito mais planetas orbitando estrelas na amostra, especialmente aqueles semelhantes em tamanho à Terra, que até agora permanecem sem serem detectados. Estudos de trânsito, que procuram por pequenas quedas na luz quando os planetas passam na frente de suas estrelas da nossa perspectiva, perdem muitos planetas porque é necessária uma geometria especial para localizá-los. Isso significa que as chances de detectar planetas em trânsito em uma pequena amostra de estrelas são baixas; apenas um exoplaneta na amostra foi captada pelos trânsitos.
A outra técnica principal para detectar planetas é por meio da detecção da oscilação de uma estrela induzida pelos planetas em órbita, e essa técnica é principalmente sensível para encontrar planetas gigantes relativamente próximos de suas estrelas hospedeiras.
“Não sabemos quantos planetas semelhantes à Terra serão descobertos em imagens com a próxima geração de telescópios, mas sabemos que o tempo de observação neles será precioso e extremamente difícil de obter”, disse o coautor Edward Schwieterman da Universidade da Califórnia em Riverside. “Esses dados de raios X estão ajudando a refinar e priorizar a lista de alvos e podem permitir que a primeira imagem de um planeta semelhante à Terra seja obtida mais rapidamente.”
Esses resultados foram apresentados na 244ª reunião da Sociedade Astronômica Americana, em Madison, Wisconsin.
O Marshall Space Flight Center da NASA gerencia o programa Chandra. O Chandra X-ray Center do Smithsonian Astrophysical Observatory controla a ciência de Cambridge, Massachusetts, e as operações de voo de Burlington, Massachusetts.
