Astrônomos revelam novo método para encontrar exoplanetas de anãs brancas

 Exoplanetas ao redor de anãs brancas são particularmente difíceis de encontrar. Mas um novo método envolvendo o Telescópio Espacial James Webb poderia em breve revelá-los, bem como suas possíveis bioassinaturas. 

Nostalgia do Infinity/Shutterstock

O sistema solar é cercado por uma matriz colorida de vizinhos estelares. Dentro de cerca de 30 anos-luz da Terra, há 74 estrelas sequências principais, 284 estrelas anãs vermelhas e 21 anãs brancas.

Essas estrelas são alvos atraentes para caçadores de exoplanetas porque, estando tão perto, são relativamente fáceis de estudar. De fato, os astrônomos encontraram sistemas planetários em torno de 60 deles.

No entanto, a maioria deles são em torno de estrelas sequências principais e anãs vermelhas. Em contraste, apenas um punhado de exoplanetas já foram encontrados em torno de anãs brancas. Isso porque as principais técnicas de encontrar planetas não funcionam bem para essas estrelas.

Assim, os astrônomos adorariam ter outra maneira de procurar exoplanetas ao redor de anãs brancas, especialmente aqueles 21 vizinhos que estão tentadoramente próximos.

Observatório em órbita

Agora Mary Anne Limbach da Texas A&M University na College Station e colegas desenvolveram uma maneira totalmente nova de encontrar exoplanetas orbitando anãs brancas usando o Telescópio Espacial James Webb.

A nova técnica deve ser capaz de determinar a composição atmosférica desses planetas e até mesmo de detectar bioassinaturas em suas atmosferas. Duas técnicas atualmente dominam a forma como os astrônomos procuram exoplanetas. De fato, 98% de todos os exoplanetas foram encontrados usando-os.

O primeiro mede o brilho de uma estrela e detecta exoplanetas pela queda de brilho à medida que passam na frente. O problema com essa técnica de trânsito é que as anãs brancas são minúsculas, com um raio inferior a 2% do Sol. Eles também são relativamente dim com apenas um milésimo da luminosidade do Sol. Isso torna as medidas de trânsito desafiadoras.

A segunda técnica principal mede a forma como uma estrela oscila enquanto planetas orbitam ao seu redor. Esta mudança de velocidade radial muda o espectro da estrela, que os astrônomos podem ver olhando para os vários picos e mergulhos no espectro para ver como eles se movem.

O problema com anãs brancas é que seus espectros são quase sem características, como corpos negros perfeitos. Estes espectros suaves tornam as mudanças radiais difíceis de detectar. De fato, nenhum exoplaneta foi encontrado em torno de uma anã branca usando este método.

Mas Limbach e seus colegas perceberam que esses espectros sem características poderiam permitir que eles detectassem exoplanetas usando um método diferente. Sua nova técnica se baseia no fato de que exoplanetas absorvem a luz de suas estrelas-mãe e tendem a emitê-la novamente na parte infravermelha do espectro.

Então Limbach e Co imaginaram que em algumas circunstâncias seria possível ver esse espectro de exoplanetas infravermelhos sobreposto ao espectro de corpo negro sem características da anã branca. O recém-lançado Telescópio Espacial James Webb é ideal para este tipo de observação porque está sintonizado na parte infravermelha do espectro.

Para testar sua ideia, a equipe criou um modelo que simula como seria o espectro de uma anã branca conhecida se fosse orbitada por um exoplaneta do tamanho de Júpiter ou por um corpo do tamanho da Terra.

Eles então determinaram quanto tempo o Telescópio Espacial James Webb teria que estudar essas estrelas para reunir luz suficiente para ser capaz de detectar essas características.

Finalmente, eles simularam como o espectro de uma atmosfera de exoplaneta cheia de bioassinaturas como metano, ozônio e água seria parecido e se eles também poderiam ser observados.

Os resultados sugerem que o Telescópio Espacial James Webb pode ser um potente localizador de exoplanetas ao redor de anãs brancas próximas. Limbach e co dizem que apenas algumas horas de observações devem revelar se um corpo do tamanho de Júpiter está orbitando qualquer uma das anãs brancas próximas. Em alguns casos, um exoplaneta do tamanho de Júpiter poderia ser mais brilhante que sua estrela hospedeira na parte infravermelha do espectro.

Observações mais longas de cerca de 10 horas seriam necessárias para revelar exoplanetas do tamanho da Terra ao redor de nossos 21 vizinhos anões brancos mais próximos. E as bioassinaturas serão ainda mais difíceis de detectar, mas Limbach e co dizem que podem ser observáveis em torno de nossos seis vizinhos anãs brancos mais próximos, que estão todos dentro de 23 anos-luz. Dizem que o observatório James Webb deve detectar tal assinatura com 25 horas de observação.

Detecção de bioassinatura

É um resultado importante. Vários observatórios espaciais estão sendo planejados para procurar bioassinaturas em exoplanetas próximos. Mas Limbach e co mostram que o Telescópio Espacial James Webb já tem essa capacidade para anãs brancas. "Se existe uma abundância de vida neste local obscuro, é provável que detectemos bioassinaturas nesses mundos com o JWST em um futuro próximo — se optarmos por procurá-la", dizem eles.

Não parece uma escolha tão difícil de fazer. Anãs brancas não são os lugares mais óbvios para procurar vida. Eles são pequenos e escuros, então sua zona habitável tende a ser muito próxima da estrela que qualquer planeta lá seria tidally bloqueado.

Mas essas condições não impedem a vida de forma alguma. E ao contrário de muitos outros tipos de estrelas, as anãs brancas são estáveis por bilhões de anos, fornecendo muito tempo para a vida se estabelecer, se puder.

Então, o Telescópio Espacial James Webb deve procurar bioassinaturas nesses lugares? Certamente seria imprudente descartar a possibilidade de vida sem sequer olhar.

Fonte: Astronomy.com