Novo método pode acelerar a pesquisa de exoplanetas com atmosferas

Uma equipe de astrônomos propõe a triagem de exoplanetas de acordo com suas temperaturas para determinar se eles hospedam uma atmosfera - e vale a pena acompanhar.

Desde a primeira descoberta confirmada de um exoplaneta em 1992, os astrônomos vasculharam o céu em busca de alguém que pudesse sustentar a vida como a conhecemos: um planeta rochoso, com água líquida e com atmosfera. Mas sua capacidade de investigar os 4.093 exoplanetas confirmados até agora é limitada pela tecnologia observacional disponível. 

Espera-se que o lançamento em março de 2021 do tão esperado Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA mude o jogo, permitindo que os astrônomos façam uma visão mais detalhada do cosmos do que nunca. O tempo de observação do exoplaneta no JWST será limitado, pois cientistas com interesses diversos competem pelo acesso. Na esperança de fazer o uso mais rápido do novo satélite, uma equipe de pesquisadores publicou uma série de artigos no Astrophysical Journal, que juntos descrevem uma nova maneira de detectar rapidamente atmosferas em exoplanetas rochosos, apenas usando as leituras de temperatura diurnas. 

Quando um planeta tem uma atmosfera, o calor diurno de sua estrela é redistribuído em todo o planeta pelos ventos atmosféricos, reduzindo as temperaturas gerais do dia. Isso limita o quão quente o dia pode ficar. Se o telescópio detectar um lado do dia mais frio que esse limite, "isso é uma indicação para uma atmosfera", diz Daniel Koll (MIT), principal autor de um dos jornais. “Não é uma detecção sólida - é uma inferência. Mas o bom é que uma inferência é muito barata. Você pode torná-lo rápido. ”Koll ​​diz que o método permitirá que os pesquisadores digitalizem exoplanetas rapidamente e depois voltem atrás para obter mais informações se encontrarem um com uma atmosfera potencial.

Os astrônomos medem a temperatura diurna do exoplaneta indiretamente durante o eclipse secundário do exoplaneta, quando o exoplaneta se move atrás de sua estrela em relação à Terra. Durante o eclipse, o sinal de calor do planeta é obstruído, então os astrônomos medem o calor proveniente apenas da estrela. Quando o planeta volta à vista, ele adiciona calor ao sinal. Os astrônomos subtraem a assinatura de calor da estrela da assinatura de calor do planeta estrela para calcular a temperatura diurna do planeta. 

A técnica proposta complementaria a espectroscopia, que pode ser usada para detectar atmosferas, mas leva muito tempo. O novo método pode ser usado para filtrar os alvos duas a três vezes mais rápido do que a espectroscopia permitiria, diz Eliza Kempton (Universidade de Maryland), coautora dos artigos.

"Todo esse conjunto de papéis tem como objetivo empurrar a parte externa do que podemos observar hoje", diz Ian Crossfield (MIT), que não participou dos estudos.

A nova técnica foi projetada para avaliar exoplanetas que orbitam estrelas anãs M , que são mais vermelhas, menores e mais escuras do que as estrelas amarelas como o nosso Sol. Por serem menores, não superam os exoplanetas na medida em que as estrelas mais brilhantes, o que torna o eclipse secundário mais prático de observar.

A nova técnica limita-se a avaliar exoplanetas dentro da borda interna da chamada zona habitável - aqueles que provavelmente são quentes demais para suportar água líquida e, portanto, a vida. Pensa-se também que esses planetas quentes, próximos à estrela, são os mais vulneráveis ​​às descargas atmosféricas devido à duração e intensidade da radiação produzida pelos anões M quando jovens. No entanto, Koll observa que, se esses planetas quentes tiverem atmosferas que sobreviveram à juventude violenta da estrela, provavelmente será mais frio, planetas mais distantes também reteriam suas atmosferas.

Até que o JWST esteja em órbita, e tenhamos mais 1½ anos para esperar por isso, a técnica da equipe continuará sem ser testada. Mas se for bem-sucedido, diz Kempton, seus resultados ajudarão a direcionar os próximos passos na exploração de exoplanetas.

“Se acharmos que todos esses planetas não têm atmosfera, devemos cancelar nossos planos de procurar vida em planetas anões M e, em vez disso, concentrar nossos esforços na construção de telescópios maiores e de próxima geração que possam imaginar planetas semelhantes à Terra orbitando estrelas mais semelhantes ao sol ”, ela diz.

"No entanto, se descobrirmos que os planetas anões M têm atmosferas, então temos toda a velocidade para caracterizar essas atmosferas e iniciar a busca por sinais de vida."

Fonte: Skyandtelescope.com