As estrelas anãs vermelhas, também conhecidas como anãs M, dominam a população estelar da Via Láctea. Eles podem durar 100 bilhões de anos ou mais. Uma vez que estas estrelas de vida longa constituem a maior parte das estrelas da nossa galáxia, é lógico que sejam as que albergam a maior parte dos planetas.
Os astrônomos examinaram uma estrela anã vermelha chamada SPECULOOS-3, uma estrela do tamanho de Júpiter a cerca de 55 anos-luz de distância, e encontraram um exoplaneta do tamanho da Terra orbitando-a. É um excelente candidato para estudos adicionais com o Telescópio Espacial James Webb.
SPECULOOS representa o Procure por planetas habitáveis EClipsando estrelas ULtra-cOOl. É um esforço do Observatório Europeu do Sul que procura planetas terrestres orbitando estrelas frias como anãs vermelhas. (Seu estranho nome é uma homenagem a um biscoito doce belga.) Seu objetivo é encontrar planetas que sejam bons alvos para espectroscopia com o JWST e o ELT.
O novo planeta chama-se SPECULOOS-3b e a sua descoberta foi apresentada num artigo recente na Nature Astronomy. O artigo é intitulado “Detecção de um exoplaneta do tamanho da Terra orbitando a estrela anã ultrafria próxima SPECULOOS-3.” O autor principal é Michaël Gillon da Unidade de Pesquisa em Astrobiologia da Universidade de Liège, Bélgica.
SPECULOOS é uma pesquisa automatizada que utiliza quatro telescópios espalhados pelo mundo: um no Observatório do Paranal no Chile, um no Observatório Teide em Tenerife, um no Observatório La Silla no Chile e um no Observatório Oukaïmden em Marrocos. O projeto está procurando planetas terrestres em 1.000 estrelas ultrafrias e anãs marrons.
Um dos problemas na detecção de planetas em torno destas estrelas é a sua baixa luminosidade. Por serem tão escuros, os exoplanetas em trânsito são difíceis de detectar, tornando as suas populações planetárias difíceis de caracterizar e estudar. Até agora, os astrónomos encontraram apenas um sistema planetário em torno de uma destas estrelas, e é bastante conhecido: o TRAPPISTA-1 sistema. Quando começou, o programa SPECULOOS esperava encontrar pelo menos uma dúzia de sistemas semelhantes ao TRAPPIST-1.
“Projetamos o SPECULOOS especificamente para explorar estrelas anãs ultra-frias próximas em busca de planetas rochosos”, disse o autor principal Gillon. “Com o protótipo SPECULOOS e a ajuda crucial do Telescópio Espacial Spitzer da NASA, descobrimos o famoso sistema TRAPPIST-1. Foi um excelente começo!”
A obscuridade destas estrelas não pode ser subestimada. “Embora esta anã vermelha em particular seja mil vezes mais escura que o Sol, o seu planeta orbita muito, muito mais perto do que a Terra, aquecendo a superfície planetária,” disse a co-autora Catherine Clark, investigadora de pós-doutoramento no JPL da NASA no Sul. Califórnia.
O novo planeta é um mundo do tamanho da Terra que orbita a sua estrela em apenas 17 horas. A estrela tem um tipo espectral M6.5 e fornece 16,5 mais radiação solar ao seu planeta do que o Sol à Terra. Isso pode parecer surpreendente, já que a estrela é muito mais fria que o Sol. A temperatura da superfície do Sol é de 5.772 K (5.500 C), enquanto a temperatura do SPECULOOS-3 é de apenas 2.900 K (2.627 C). Mas o SPECULOOS 3 bombardeia o planeta com radiação devido à pequena distância que os separa.
Como a irradiação é em grande parte infravermelha e a estrela tem apenas o tamanho de Júpiter, isso torna o planeta um candidato excepcional para observações de acompanhamento, que é exatamente o objetivo do programa SPECULOOS. O Programa SPECULOOS 1 encontrou cerca de 365 alvos temperados do tamanho da Terra para estudos adicionais com o JWST.
O sistema SPECULOOS-3 tem cerca de 6,6 bilhões de anos. Sua luminosidade, massa e raio são 0,084%, 10,1% e 12,3% dos do Sol. “Um pouco maior que TRAPPIST-1, SPECULOOS-3 é a segunda menor estrela da sequência principal encontrada que hospeda um planeta em trânsito”, explicam os autores no seu artigo.
Dois telescópios diferentes observaram os trânsitos planetários ao redor da estrela em 2021 e 2022 durante oito noites. “A inspeção visual das curvas de luz de 2021 e 2022 mostrou algumas estruturas semelhantes a trânsitos que motivaram o monitoramento intensivo futuro da estrela”, explicam os autores. A estrela foi observada novamente em 2023.
Os pesquisadores determinaram que SPECULOOS-3b tem aproximadamente o mesmo tamanho da Terra, cerca de 96% do raio do nosso planeta. Mas a densidade e a massa do planeta até agora não têm restrições. “No entanto”, escrevem os autores no seu artigo, “vários factores sugerem fortemente uma composição rochosa”.
No entanto, existem duas razões empíricas pelas quais o planeta é provavelmente rochoso. A primeira é que seu raio está no lado rochoso do lacuna de raio. A segunda é que “todos os planetas conhecidos do tamanho da Terra no arquivo de exoplanetas da NASA têm massas que implicam composições rochosas”, explicam Gillon e seus coautores.
Mas a grande questão diz respeito à atmosfera potencial do planeta.
“De um ponto de vista teórico, a intensa emissão ultravioleta extrema de estrelas de baixa massa durante os seus primeiros anos de vida torna improvável que um planeta tão pequeno numa órbita tão curta pudesse ter mantido um envelope substancial de hidrogénio.” os autores explicam.
As anãs vermelhas são conhecidas por emitirem radiação extrema que destrói as atmosferas planetárias. No entanto, existem algumas evidências de que alguns planetas conseguem manter as suas atmosferas apesar da intensa radiação, como acontece com o recentemente descoberto TIC365102760 b. Somente o tempo e mais observações poderão nos dizer se o planeta tem atmosfera e de que tipo ela possui.
Os pesquisadores observaram atentamente para ver se havia um segundo planeta ao redor da estrela, mas não encontraram nenhum. Eles também examinaram o planeta espectroscopicamente com instalações terrestres. Mas teremos que esperar que o JWST examine o planeta antes de podermos realmente compreender a sua atmosfera. Os dois tipos mais prováveis de atmosferas para planetas rochosos quentes são dominados por CO2 e dominados por H2O.
O JWST será capaz de examinar o SPECULOOS-3b com espectroscopia de emissão. Isto significa que pode examinar a luz que o planeta emite, em vez de apenas a luz da estrela ao passar pela atmosfera, o que é chamado espectroscopia de transmissão. A espectroscopia de emissão não é afetada pelo comportamento estelar irregular, que as anãs vermelhas exibem. A espectroscopia de emissão JWST também pode ajudar a determinar a mineralogia da superfície se não houver atmosfera. Há uma riqueza potencial de informações esperando para ser descoberta.
“Estamos fazendo grandes avanços em nosso estudo de planetas que orbitam outras estrelas”, disse Steve B. Howell, um dos descobridores do planeta no Centro de Pesquisa Ames da NASA. “Chegamos agora ao estágio em que podemos detectar e estudar detalhadamente exoplanetas do tamanho da Terra. O próximo passo será determinar se algum deles é habitável ou mesmo habitado.”
