Cientistas descobriram que um dos planetas do TRAPPIST-1 tem um núcleo de ferro

Em fevereiro de 2017 , uma equipe de astrônomos europeus anunciou a descoberta de um sistema de sete planetas orbitando a estrela vizinha TRAPPIST-1.  Além do fato de que todos os sete planetas eram rochosos, havia a vantagem adicional de três deles orbitando dentro da zona habitável do TRAPPIST-1 .

Desde então, vários estudos foram realizados para determinar se algum desses planetas poderia ou não ser habitável.

De acordo com esse objetivo, esses estudos se concentraram em saber se esses planetas possuem ou não atmosferas, suas composições e seus interiores.

Um dos estudos mais recentes foi conduzido por dois pesquisadores do Laboratório Cool Worlds da Columbia University , que determinaram que um dos planetas TRAPPIST-1 (TRAPPIST-1e) tem um grande núcleo de ferro - uma descoberta que poderia ter implicações para a habitabilidade do planeta.

O estudo - intitulado " TRAPPIST-1e tem um núcleo de ferro grande ", que apareceu recentemente on-line - foi conduzido por Gabrielle Englemenn-Suissa e David Kipping, um estudante de graduação e professor assistente de astronomia na Universidade de Columbia, respectivamente.

Por causa de seu estudo, Englemenn-Suissa e Kipping tiraram proveito de estudos recentes que colocaram restrições nas massas e raios dos planetas TRAPPIST-1.

Esses e outros estudos se beneficiaram do fato de o TRAPPIST-1 ser um sistema de sete planetas, o que o torna ideal para estudos de exoplanetas.

Como o professor Kipping disse ao Universe Today via e-mail:

"É um laboratório maravilhoso para a ciência exoplanetária por três razões.

Primeiro, o sistema possui sete planetas em trânsito. A profundidade dos trânsitos dita o tamanho de cada planeta para que possamos medir seus tamanhos com bastante precisão.

Segundo, os planetas interagem gravitacionalmente uns com os outros, levando a variações nos tempos dos trânsitos e estes têm sido usados ​​para inferir as massas de cada planeta, novamente para uma precisão impressionante.

Terceiro, a estrela é muito pequena, sendo um M-anão tardio, cerca de um oitavo do tamanho do Sol, e isso significa que os trânsitos parecem 8 ^ 2 = 64 vezes mais profundos do que se a estrela fosse do tamanho do Sol.

Portanto, temos muitas coisas trabalhando a nosso favor aqui ".

Juntos, Englemann-Suissa e Kipping usaram medições de massa e raio dos planetas TRAPPIST-1 para inferir a mínima e máxima fração de raio central (CRF) de cada planeta.

Isso se baseou em um estudo realizado anteriormente (junto com Jingjing Chen, candidato a PhD na Universidade de Columbia e membro do Cool Worlds Lab), no qual eles desenvolveram seu método para determinar o CRF de um planeta.

Como Kipping descreveu o método:

"Se você conhece a massa e o raio com muita precisão, como o sistema TRAPPIST-1, você pode compará-los com os previstos a partir de modelos teóricos de estrutura interna.

O problema é que estes modelos geralmente compreendem de possíveis quatro camadas, um núcleo de ferro, um manto de silicato, uma camada de água e um invólucro leve volátil (a Terra só tem os dois primeiros, sua atmosfera contribui desprezível para massa e raio).

Portanto, quatro incógnitas e duas grandezas medidas são, em princípio, um problema irrestrito e insolúvel. "

O estudo também levou em consideração trabalhos anteriores de outros cientistas que tentaram impor restrições à composição química do sistema TRAPPIST-1.

Nestes estudos, os autores assumiram que as composições químicas dos planetas estavam ligadas àquelas da estrela, que podem ser medidas. No entanto, Englemann-Suissa e Kipping adotaram uma abordagem mais "agnóstica" e simplesmente consideraram as condições de contorno do problema.

"Essencialmente, dizemos que, dada a massa e o raio, não há modelos com núcleos menores que X que possam explicar a massa e o raio observados", disse ele.

"O núcleo pode ser maior que X, mas tem que ser pelo menos X, já que nenhum modelo teórico poderia explicar o contrário. Aqui, X corresponderia ao que poderíamos chamar de fração mínima de raio. Nós então jogamos o mesmo jogo para o máximo limite."

O que eles determinaram foi que o tamanho mínimo do núcleo de seis dos planetas TRAPPIST-1 era essencialmente zero.

Isso significa que suas composições poderiam ser explicadas sem necessariamente ter um núcleo de ferro - por exemplo, um manto de silicato puro poderia ser tudo o que existe.

Mas no caso do TRAPPIST-1e, eles descobriram que seu núcleo deve incluir pelo menos 50% do planeta em raio e no máximo 78%.

Compare isso com a Terra, onde o núcleo interno sólido de ferro e níquel e um núcleo externo líquido de uma liga fundida de ferro-níquel compreendem 55 por cento do raio do planeta.

Entre o limite superior e inferior do CRF do TRAPPIST-1e, eles concluíram que ele deve ter um núcleo denso, que é provavelmente comparável à Terra.

Esta descoberta pode significar que, de todos os planetas TRAPPIST-1, e é o mais "parecido com a Terra" e provavelmente terá uma magnetosfera protetora.

Como Kipping indicou, isso pode ter imensas implicações quando se trata de caçar exoplanetas habitáveis, e pode levar o TRAPPIST-1e ao topo da lista:

"Isso me deixa mais animado com o TRAPPIST-1e em particular. Esse planeta é um pouco menor que a Terra, fica bem na zona habitável e agora sabemos que tem um grande núcleo de ferro como a Terra.

Sabemos também que ele não possui um envelope leve e volátil graças a outras medições. Além disso, TRAPPIST-1 parece ser uma estrela mais quieta do que Proxima, então estou muito mais otimista sobre o TRAPPIST-1e como biosfera potencial do que o Proxima b agora. "

Esta é certamente uma boa notícia à luz de estudos recentes que indicaram que Proxima b provavelmente não será habitável.

Entre sua estrela emitindo chamas poderosas que podem ser vistas a olho nupara a probabilidade de uma atmosfera e água líquida não sobreviverem por muito tempo em sua superfície, o exoplaneta mais próximo de nosso Sistema Solar não é considerado um bom candidato para encontrar um mundo habitável ou vida extraterrestre.

Nos últimos anos, Kipping e seus colegas também se dedicaram ao Laboratório Cool Worlds para o estudo de possíveis exoplanetas ao redor de Proxima Centauri.

Usando o satélite de Microvariabilidade e Oscilação de Estrelas (MOST) da Agência Espacial Canadense , Kipping e seus colegas monitoraram Proxima Centauri em maio de 2014 e novamente em maio de 2015 para procurar por sinais de planetas em trânsito .

Embora a descoberta de Proxima b tenha sido feita pelos astrônomos do ESO usando o método de velocidade radial , essa campanha foi significativa ao chamar a atenção para a probabilidade de encontrar planetas terrestres e potencialmente habitáveis ​​em torno de estrelas próximas do tipo M (anã vermelha).

No futuro, Kipping e sua equipe também esperam realizar estudos do Proxima b para determinar se ele tem uma atmosfera e determinar qual seria o seu CRF.

Mais uma vez, parece que um dos muitos planetas rochosos que orbitam uma estrela anã vermelha (e que está mais perto da Terra) pode ser apenas um excelente candidato para estudos de habitabilidade!

Pesquisas futuras, que se beneficiarão com a introdução de telescópios de última geração (como o Telescópio Espacial James Webb) , sem dúvida revelarão mais sobre esse sistema e sobre todos os mundos potencialmente habitáveis ​​que ele possui.

Fonte: https://www.universetoday.com