Quão comuns são os exoplanetas semelhantes à Terra — também chamados de exo-Terras — e quais sistemas exoplanetários devemos mirar para encontrá-los? É isso que um estudo submetido recentemente espera abordar como uma equipe de pesquisadores investigou alvos potenciais para o planejado Observatório de Mundos Habitáveis (HWO)que foi recomendado durante o Pesquisa Decenal sobre Astronomia e Astrofísica 2020 (Astro2020) e está programado para ser lançado na década de 2040. Mais notavelmente, o HWO usará o método de imagem direta para identificar exo-Terras, e este estudo tem o potencial de criar uma abordagem cientificamente mais econômica para identificar e estudar exoplanetas.
Aqui, Universo Hoje discute esta pesquisa incrível com Dr. Stephen Kaneque é professor de Astrofísica Planetária na UC Riverside e autor principal do estudo, sobre a motivação por trás do estudo, resultados significativos, potenciais candidatos a sistemas para identificar exo-Terras, a importância de usar o método de imagem direta e como essa pesquisa pode influenciar a pesquisa decadal de 2030. Portanto, qual foi a motivação por trás do estudo?
“O Habitable Worlds Observatory (HWO) é uma missão de geração de imagens diretas que foi a principal prioridade da última pesquisa decadal da Astrofísica”, disse o Dr. Kane. Universo Hoje. “Parte do esforço atual é selecionar as estrelas mais adequadas que serão o alvo das observações do HWO. Atualmente, há uma lista de 164 estrelas na lista de alvos do HWO com as quais a comunidade está trabalhando. Como alguns dos alvos do HWO são conhecidos por já terem planetas, conduzi uma análise dinâmica desses sistemas para determinar se um planeta terrestre na Zona Habitável (HZ) poderia manter uma órbita estável.”
Dessas 164 estrelas no estudo, 30 hospedam um total de 70 planetas conhecidos: 11 sistemas com 1 planeta, 7 sistemas com 2 planetas, 6 sistemas com 3 planetas, 4 sistemas com 4 planetas, 1 sistema com 5 planetas e 1 sistema com 6 planetas. O sistema com 5 planetas é HD 75732, mais comumente conhecido como 55 Cancrose está localizado a aproximadamente 41 anos-luz da Terra. Os cinco planetas variam em tamanho entre 8 massas da Terra (planeta e) e aproximadamente 3 massas de Júpiter (planeta d), com a órbita do planeta f atravessando pelo menos parcialmente o HZ ao longo de sua órbita aproximada de 260 dias. O sistema com 6 planetas é HD 219134também chamado de Gliese 892, e está localizado a aproximadamente 21 anos-luz da Terra. Os seis planetas variam em tamanho entre aproximadamente 4,37 massas terrestres (planeta c) a mais de 98 massas terrestres (planeta h), com a órbita do planeta g hipotetizada para atravessar parcialmente o HZ durante sua órbita com base em um Estudo de 2015 e Estudo de 2021.
Para o estudo, os pesquisadores usaram uma série de modelos de computador para calcular o tamanho plausível da zona habitável de cada estrela, chamada de zona habitável dinamicamente viável (DVHZ). A equipe então inseriu um planeta terrestre na zona habitável para verificar se ele poderia manter uma órbita estável pela duração de 10.000.000 anos do modelo de computador com base na população planetária atual em cada sistema, também conhecida como arquitetura do sistema. Portanto, quais foram os resultados mais significativos do estudo e quais estudos de acompanhamento estão em andamento?
“Investigamos 30 estrelas na lista de alvos do HWO e descobrimos que 11 delas têm uma HZ que é severamente impactada pela presença de um planeta gigante no sistema”, disse o Dr. Kane. Universo Hoje. “Isso mostra que é preciso haver uma análise muito mais completa das estrelas-alvo HWO restantes para determinar se elas podem ter problemas dinâmicos semelhantes. Já estamos planejando um estudo detalhado da velocidade radial dessas estrelas para procurar planetas adicionais.”
Sobre quais sistemas exoplanetários são os candidatos mais promissores para identificar exo-Terras, o Dr. Kane diz Universo Hoje“Na verdade, o que fazemos em nosso estudo é identificar os alvos MENOS promissores, descartando a presença de planetas com massa da Terra na HZ desses sistemas. Entre esses sistemas está a estrela brilhante pi Mensae, que hospeda um planeta gigante cuja órbita o envia regularmente para colidir com a HZ, garantindo que nenhum planeta habitável possa existir lá.”
A identificação e o estudo de exoplanetas são realizados por meio de uma variedade de métodos de detecçãoincluindo trânsito, velocidade radial, microlente gravitacional, tempo e imagem direta. Para o método de trânsito, os astrônomos coletam dados sobre a queda na luz das estrelas que ocorre quando um exoplaneta passa na frente delas. Para o método de velocidade radial, os astrônomos detectam pequenas oscilações que uma estrela exibe ao puxar um exoplaneta que a orbita. Para o método de microlente gravitacional, os astrônomos usam o campo gravitacional de uma estrela como uma lente quando ela está quase exatamente alinhada com uma estrela distante, ampliando a estrela distante dentro do campo gravitacional da estrela da frente. Quando isso acontece, o campo gravitacional de um exoplaneta presente na estrela da frente influencia o campo gravitacional da estrela da frente.
Para o método de temporização, também chamado de método de variação de tempo de trânsito, os astrônomos usaram dados de um exoplaneta que foi detectado usando o método de trânsito para tentar encontrar outros planetas dentro do sistema detectando mudanças na temporização do primeiro planeta causadas por outro planeta. Para o método de imagem direta, os astrônomos usaram um coronógrafo para bloquear o brilho de uma estrela, revelando exoplanetas que, de outra forma, teriam sido perdidos no brilho da estrela.
Do 5.743 exoplanetas confirmados pela NASA74,5 por cento são do método de trânsito, 19 por cento são do método de velocidade radial, 3,9 por cento são de microlente, 1,4 por cento são do método de imagem direta, 0,52 por cento são do método de variação de tempo de trânsito, com o restante de outros métodos, incluindo variações de tempo de eclipse, modulação de brilho orbital, tempo de pulsar, astrometria, variações de tempo pulsante e cinemática de disco. Com o Observatório de Mundos Habitáveis planejado, os astrônomos planejam usar o método de imagem direta, apesar de atingir um dos menores números de exoplanetas detectados. Portanto, por que o método de imagem direta foi escolhido para a missão HWO, e a imagem direta é o método mais viável para identificar exo-Terras? Se não, qual(is) método(s) funcionaria(m) melhor?
“Atualmente, usamos principalmente métodos indiretos para detectar e caracterizar exoplanetas”, diz o Dr. Kane Universo Hoje. “Embora esses métodos possam ser usados para inferir propriedades planetárias, como massa, raio e alguma composição atmosférica, isso só pode ser alcançado para um número muito limitado de planetas. A imagem direta fornece muito mais informações adicionais, como composição atmosférica detalhada, e pode até ser usada para inferir topografia de superfície e taxa de rotação.”
Conforme observado, o HWO foi recomendado durante a Pesquisa Decadal sobre Astronomia e Astrofísica 2020 (Astro2020), a última das quais é patrocinada pelo Conselho Nacional de Pesquisa da Academia Nacional de Ciências e é um relatório conduzido aproximadamente a cada 10 anos para verificar o estado atual do campo da astronomia e astrofísica e a direção da pesquisa para os 10 anos seguintes. Junto com a busca por mais pesquisas sobre buracos negros, estrelas de nêutrons e evolução de galáxias, o Astro2020 também enfatizou a busca por exoplanetas habitáveis e vida extraterrestre, e o HWO nasceu de missões propostas anteriores conhecidas como Habitable Exoplanet Observatory (HabEx) e Large Ultraviolet Optical Infrared Surveyor (LUVOIR). Portanto, com o HWO sendo recomendado pela pesquisa decadal de 2020, como os resultados deste estudo poderiam influenciar o HWO sendo discutido na pesquisa decadal de 2030?
“Nossos resultados refinam a lista de alvos do HWO e, assim, fortalecem a produção científica da missão”, diz o Dr. Kane Universo Hoje. “A eliminação de alvos brilhantes próximos pode significar que o HWO precisará mudar para alvos mais fracos e distantes, o que, por sua vez, pode exigir um telescópio maior para atingir os mesmos objetivos. O HWO é uma missão emocionante e fornecerá insights incríveis sobre a prevalência de planetas habitáveis. À medida que aprendemos mais sobre os sistemas planetários mais próximos, aumentaremos muito as chances de sucesso do HWO.”
Como o HWO ajudará a descobrir exoplanetas semelhantes à Terra nos próximos anos e décadas? Só o tempo dirá, e é por isso que nós, cientistas!
Como sempre, continue fazendo ciência e olhando para cima!
Fonte: InfoMoney
