ASTRÔNOMOS DESCOBREM UM MUNDO OCEÂNICO / EXOPLANETA TOI-1452 b

Representação artística do exoplaneta TOI-1452 b
Crédito: Benoit Gougeon, Université de Montréal

O exoplaneta é um pouco maior em tamanho e massa do que a Terra e está localizado a uma distância de sua estrela, onde sua temperatura não seria nem muito quente nem muito fria para a existência de água líquida em sua superfície. Os astrônomos acreditam que poderia ser um “mundo oceânico”, um planeta completamente coberto por uma espessa camada de água, semelhante a alguns dos satélites naturais de Júpiter e Saturno.

Uma equipe internacional de pesquisadores liderada por Charles Cadieux, Ph.D. estudante da Université de Montréal e membro do Institute for Research on Exoplanets (iREx), anunciou a descoberta do exoplaneta TOI-1452 b. No artigo publicado no The Astronomical Journal, Cadieux e sua equipe descrevem as observações que elucidaram a natureza e as características do exoplaneta.

“Estou extremamente orgulhoso desta descoberta porque mostra o alto calibre de nossos pesquisadores e instrumentação”, disse René Doyon, professor da Université de Montréal e diretor do iREx e do Observatoire du Mont-Mégantic (OMM). “É graças ao OMM, um instrumento especial projetado em nossos laboratórios chamado SPIRou, e um método analítico inovador desenvolvido por nossa equipe de pesquisa que conseguimos detectar este exoplaneta único”.

Para essa descoberta os pesquisadores usaram dados do telescópio espacial TESS da NASA, que examina todo o céu em busca de sistemas planetários próximos do Sistema Solar. Com base nos dados do TESS, que mostrou uma ligeira diminuição no brilho a cada 11 dias, os astrônomos calcularam que seria um planeta cerca de 70% maior que a Terra.

Representação artística do exoplaneta TOI-1452 b
Crédito: Benoit Gougeon, Université de Montréal

O líder da equipe de pesquisadores Charles Cadieux pertence a um grupo de astrônomos que faz observações de acompanhamento de candidatos a exoplanetas identificados pelo TESS para confirmar o tipo e características do exoplaneta. Ele usa o instrumento PESTO, uma câmera instalada no telescópio do OMM que foi desenvolvida pelo professor David Lafrenière da Université de Montréal e seu aluno Ph.D. François-René Lachapelle.

“O OMM desempenhou um papel crucial na confirmação da natureza deste sinal e na estimativa do raio do planeta”, explicou Cadieux. “Esta não foi uma verificação de rotina. Tivemos que ter certeza de que o sinal detectado pelo TESS foi realmente causado por um exoplaneta circulando TOI-1452, a maior das duas estrelas nesse sistema binário.”

A estrela hospedeira TOI-1452 é muito menor que o Sol, e é uma das duas estrelas de tamanho similar de um sistema binário. As duas estrelas orbitam uma à outra e estão separadas por uma distância bem pequena, aproximadamente 97 unidades astronômicas, ou cerca de duas vezes e meia a distância entre o Sol e Plutão, devido a essa proximidade o telescópio TESS vê as duas estrelas como um único ponto de luz. Mas a resolução da câmera PESTO é alta o suficiente para distinguir os dois objetos, e as imagens mostraram que o exoplaneta orbita a estrela TOI-1452, o que foi confirmado através de observações subsequentes de uma equipe japonesa.

Representação artística do exoplaneta TOI-1452 b
Crédito: Benoit Gougeon, Université de Montréal

Para determinar a massa do planeta, os pesquisadores observaram o sistema com o SPIRou, um instrumento instalado no Telescópio Canadá-França-Havaí no Havaí. Projetado em grande parte no Canadá, o SPIrou é ideal para estudar estrelas de baixa massa, como TOI-1452, porque opera no espectro infravermelho, onde essas estrelas são mais brilhantes. Mesmo assim, foram necessárias mais de 50 horas de observação para estimar a massa do planeta, que se acredita ser quase cinco vezes a da Terra.

Os pesquisadores Étienne Artigau e Neil Cook, também do iREx da Université de Montréal, tiveram um papel fundamental na análise dos dados. Eles desenvolveram um poderoso método analítico capaz de detectar o planeta nos dados coletados com o SPIrou. “O método LBL [para linha a linha] nos permite limpar os dados obtidos com o SPIRou de muitos sinais nulos e revelar a assinatura fraca de planetas como o descoberto por nossa equipe”, explicou Artigau.

A equipe também inclui pesquisadores de Quebec Farbod Jahandar e Thomas Vandal, dois Ph.D. estudantes da Université de Montreal. Jahandar analisou a composição da estrela hospedeira, o que é útil para restringir a estrutura interna do planeta, enquanto Vandal estava envolvido na análise dos dados coletados com o SPIRou.

O exoplaneta TOI-1452 b é provavelmente rochoso como a Terra, mas seu raio, massa e densidade sugerem que é um mundo muito diferente do nosso. A Terra é essencialmente um planeta muito seco; embora às vezes o chamemos de Planeta Azul porque cerca de 70% de sua superfície é coberta pelo oceano, a água na verdade representa apenas uma fração insignificante de sua massa – menos de 1%.

A água pode ser muito mais abundante em alguns exoplanetas. Nos últimos anos, os astrônomos identificaram e determinaram o raio e a massa de muitos exoplanetas com tamanho entre o da Terra e Netuno (cerca de 3,8 vezes maior que a Terra). Alguns desses planetas têm uma densidade que só pode ser explicada se uma grande fração de sua massa for composta de materiais mais leves do que aqueles que compõem a estrutura interna da Terra, como a água. Esses mundos hipotéticos foram apelidados de “planetas oceânicos”.

Representação artística do exoplaneta TOI-1452 b
Crédito: Benoit Gougeon, Université de Montréal

“TOI-1452 b é um dos melhores candidatos a planeta oceânico que encontramos até hoje”, disse Cadieux. “Seu raio e massa sugerem uma densidade muito menor do que se esperaria para um planeta que é basicamente composto de metal e rocha, como a Terra.”

Mykhaylo Plotnykov e Diana Valencia, da Universidade de Toronto, são especialistas em modelagem de interiores de exoplanetas. Sua análise do TOI-1452 b mostra que a água pode representar até 30% de sua massa, uma proporção semelhante à de alguns satélites naturais em nosso Sistema Solar, como as luas de Júpiter, Ganimedes e Calisto, e as luas de Saturno, Titã e Encélado.

Um exoplaneta como o TOI-1452 b é um candidato perfeito para observação adicional com o Telescópio Espacial James Webb. É um dos poucos planetas conhecidos que exibem características consistentes com um planeta oceânico. Está perto o suficiente da Terra para que os pesquisadores possam estudar sua atmosfera e testar essa hipótese. E, está localizado em uma região do céu que o telescópio pode observar o ano todo.

“Nossas observações com o Telescópio Webb serão essenciais para uma melhor compreensão do TOI-1452 b”, disse Doyon, que analisou a concepção do componente NIRISS de James Webb. “Assim que pudermos, reservaremos tempo no Webb para observar este mundo estranho e maravilhoso.”

O artigo “TOI-1452 b: SPIrou e TESS revelam uma super-Terra em uma órbita temperada transitando por uma anã M4” foi publicado em 12 de agosto de 2022 no The Astronomical Journal . Além de Charles Cadieux, René Doyon, Étienne Artigau, Neil Cook, Farbod Jahandar e Thomas Vandal no iREx da Université de Montréal, a equipe de pesquisa inclui Nicolas B. Cowan (iREx, MSI, McGill, Canadá); Björn Benneke, Stefan Pelletier e Antoine Darveau-Bernier (iREx, UdeM, Canadá); Ryan Cloutier, ex-membro do iREx (Harvard, EUA); e coautores da Universidade de Toronto, França, Brasil, Estados Unidos, Japão, Espanha, Suíça, Portugal, Hungria, Alemanha e Crimeia.

Fontes: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ac7cea https://phys.org/news/2022-08-extrasolar-world.html

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