Planetas TRAPPIST-1 são provavelmente ricos em água

ESO
08/03/2018

Esta concepção artística mostra vários dos planetas que orbitam a estrela anã ultra fria TRAPPIST-1. Novas observações, combinadas com análise muito sofisticada, deram boas estimativas das densidades dos sete planetas do tamanho da Terra, sugerindo que estes objetos são ricos em materiais voláteis, provavelmente água. [1]
Os planetas que se encontram em órbita da tênue estrela vermelha TRAPPIST-1, situada a apenas 40 anos-luz de distância da Terra, foram inicialmente detectados em 2016 pelo telescópio TRAPPIST-South instalado no Observatório de La Silla do ESO. No ano seguinte observações adicionais obtidas com telescópios em solo, incluindo o Very Large Telescope do ESO, e com o Telescópio Espacial Spitzer da NASA, revelaram que existem sete planetas no sistema, cada um mais ou menos do tamanho da Terra. Este planetas receberam os nomes TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g, h, por ordem crescente de distância à estrela central [2].

Agora foram obtidas mais observações, tanto por telescópios em solo, incluindo a infraestrutura SPECULOOS instalada no Observatório do Paranal do ESO, como pelos Telescópios Espaciais Spitzer e Kepler da NASA. Uma equipe de cientistas, liderada por Simon Grimm da Universidade de Berna, na Suíça, aplicou modelos computacionais muito complexos a todos os dados disponíveis e determinou as densidades dos planetas com muito mais precisão do que anteriormente [3].

Simon Grimm explica como é que são determinadas as massas dos planetas: “Os planetas TRAPPIST-1 estão tão próximos uns dos outros que interferem entre si gravitacionalmente, por isso os momentos em que passam em frente à sua estrela progenitora variam ligeiramente. Estas variações dependem das massas dos planetas, das suas distâncias e de outros parâmetros orbitais. Com um modelo de computador, simulamos as órbitas dos planetas até que os trânsitos calculados coincidissem com os valores observados, derivando assim as massas planetárias.

O membro da equipe Eric Agol fala da importância deste resultado: “Um dos objetivos deste tipo de estudo é determinar a composição de planetas semelhantes à Terra em tamanho e temperatura. A descoberta de TRAPPIST-1 e as capacidades únicas das infraestruturas do ESO no Chile e do Telescópio Espacial Spitzer da NASA tornaram este estudo possível — dando assim o nosso primeiro vislumbre da composição de exoplanetas do tamanho da Terra!

As medições das densidades, quando combinadas com modelos das composições dos planetas, sugerem que os sete planetas TRAPPIST-1 não são mundos rochosos estéreis. Parecem conter quantidades significativas  de materiais voláteis, provavelmente água [4], correspondente, em alguns casos, a 5% da massa do planeta — uma quantidade enorme quando comparada com a Terra, que tem apenas cerca de 0,02% de água relativamente à sua massa!

Embora nos dêem importantes pistas sobre a composição planetária, as densidades não nos dizem nada sobre a habitabilidade do planeta. Apesar disso, o nosso estudo constitui um importante passo em frente no sentido de determinarmos se estes planetas poderão suportar vida,” disse Brice-Olivier Demory, co-autor do estudo e que trabalha na Universidade de Berna.

TRAPPIST-1b e 1c — os planetas mais interiores — têm muito provavelmente núcleos rochosos e encontram-se rodeados por atmosferas muito mais espessas que a da Terra. TRAPPIST-1d é o planeta mais leve com cerca de 30% da massa da Terra. Os cientistas não sabem precisar se possui uma grande atmosfera, um oceano ou uma camada de gelo.

Os pesquisadores ficaram surpreendidos por TRAPPIST-1e ser o único planeta do sistema ligeiramente mais denso que a Terra, o que sugere que possa ter um núcleo de ferro mais denso e que não tem necessariamente que possuir uma atmosfera espessa, um oceano ou uma camada de gelo. O fato de TRAPPIST-1e parecer ser muito mais rochoso em termos de composição que os demais planetas é algo que permanece um mistério. Em termos de tamanho, densidade e quantidade de radiação recebida da estrela, este é o planeta mais parecido com a Terra.

TRAPPIST-1f, g, h encontram-se suficientemente longe da estrela hospedeira para que a água esteja em forma de gelo em suas superfícies. Se possuirem atmosferas finas, provavelmente não conterão as moléculas pesadas que encontramos na Terra, como, por exemplo, dióxido de carbono.

É interessante notar que os planetas mais densos não são os que se encontram mais próximos da estrela e que os planetas mais frios podem não conter atmosferas densas,” diz Caroline Dorn, co-autora do estudo e que trabalha na Universidade de Zurique, na Suíça.

O sistema TRAPPIST-1 continuará a ser alvo de intenso escrutínio no futuro com muitas infraestruturas no solo e no espaço, incluindo o Extremely Large Telescope do ESO e o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA.

Os astrônomos trabalham também intensamente para procurar mais planetas em torno de estrelas vermelhas e fracas como TRAPPIST-1. Como explica o membro da equipe Michaël Gillon [5]: “Este resultado destaca o enorme interesse em explorar estrelas anãs ultra frias próximas — como TRAPPIST-1 — para procurar planetas terrestres em trânsito. É exatamente este o objetivo do SPECULOOS, o nosso novo caçador de exoplanetas que está prestes a começar as operações no Observatório do Paranal do ESO, no Chile.” [6] [7]

[1] Crédito da imagem: ESO / M Kornmesser sob a licença Creative Commons Attribution 4.0 Internacional. https://www.eso.org/public/brazil/images/eso1805b/.

[2] Os planetas foram descobertos com o telescópio TRAPPIST-South instalado no Observatório de La Silla do ESO, no Chile; o TRAPPIST-North em Marrocos; o Telescópio Espacial Spitzer da NASA; o instrumento HAWK-I do ESO montado no Very Large Telescope no Observatório do Paranal, no Chile; o telescópio UKIRT de 3,8 metros no Hawaii; o telescópio Liverpool de 2 metros e os telescópios William Herschel de 4 metros em La Palma, nas Ilhas Canárias; e o telescópio SAAO de 1 metro na África do Sul.

[3] A medição das densidades dos exoplanetas não é uma tarefa fácil, já que é preciso saber o tamanho e a massa dos planetas em questão. Os planetas TRAPPIST-1 foram descobertos pelo método dos trânsitos — a busca de pequenos decréscimos no brilho de uma estrela, que assinala o instante em que um planeta passa em frente ao seu disco e bloqueia parte da sua luz. Este método fornece uma boa estimativa do tamanho do planeta, mas medir a sua massa é mais difícil — se mais nenhum efeito estiver presente, planetas com massas diferentes têm as mesmas órbitas e não há uma maneira direta de os distinguir. No entanto, num sistema com múltiplos planetas há uma maneira — os planetas de maior massa perturbam mais as órbitas dos outros planetas do que os planetas mais leves, o que por sua vez afeta o momento em que ocorrem os trânsitos. A equipe liderada por Simon Grimm usou estes efeitos complicados e muito sutis para estimar as massas mais prováveis dos sete planetas, baseando-se numa grande quantidade de dados dos trânsitos e em análise de dados e modelos muito sofisticados.

[4] Os modelos usados consideraram também elementos voláteis alternativos, tais como o dióxido de carbono. No entanto, a água, sob a forma de vapor, líquida ou gelo, é a componente principal mais provável do material que compõe as superfícies dos planetas, uma vez que é a fonte mais abundante de voláteis em discos protoplanetários de abundância solar.

[5] A infraestrutura de telescópios de rastreio SPECULOOS está praticamente terminada no Observatório do Paranal do ESO.

[6] Este trabalho foi descrito no artigo: S Grimm et al. The nature of the TRAPPIST-1 exoplanets. Astronomy & Astrophysics 10.1051/0004-6361/201732233 (2018).

[7] Esta notícia científica foi traduzida por Margarida Serote (Portugal) e adaptada para o português brasileiro por Gustavo Rojas.

Como citar esta notícia científica: ESO. Planetas TRAPPIST-1 são provavelmente ricos em água. Tradução de Margarida Serote e Gustavo Rojas. Saense. http://www.saense.com.br/2018/03/planetas-trappist-1-sao-provavelmente-ricos-em-agua/. Publicado em 08 de março (2018).

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