Dois exoplanetas podem ser principalmente água, segundo Hubble e Spitzer da Nasa

Uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade de Montreal encontrou evidências de que dois exoplanetas orbitando uma estrela anã vermelha são "mundos de água", onde a água compõe uma grande fração de todo o planeta. 

IMPRESSÃO ARTÍSTICA DO SISTEMA PLANETÁRIO KEPLER 138 CRÉDITOS ILUSTRAÇÃO: NASA, ESA, Lia Hustak • (STScI)

Esses mundos, localizados em um sistema planetário a 218 anos-luz de distância na constelação de Lyra, são diferentes de qualquer planeta encontrado em nosso sistema solar. A equipe, liderada por Caroline Piauíte do Instituto Trottier de Pesquisa em Exoplanetas (iREx) na Universidade de Montreal, publicou um estudo detalhado deste sistema planetário, conhecido como Kepler-138, na revista Astronomia da Natureza Hoje. 

Piaulet e seus colegas observaram exoplanetas Kepler-138 c e Kepler-138 d com o Hubble da NASA e os telescópios espaciais Spitzer aposentados e descobriram que os planetas poderiam ser compostos em grande parte de água. Estes dois planetas e uma companheira planetária menor mais próxima da estrela, Kepler-138 b, tinham sido descobertos anteriormente pelo Telescópio Espacial Kepler da NASA. O novo estudo também encontrou evidências de um quarto planeta. 

A água não foi detectada diretamente em Kepler-138 c e d, mas comparando os tamanhos e massas dos planetas com modelos, os astrônomos concluem que uma fração significativa de seu volume - até metade dele - deve ser feita de materiais que são mais leves que a rocha, mas mais pesados que o hidrogênio ou o hélio (que constituem a maior parte dos planetas gigantes gasosos como Júpiter). O mais comum desses materiais candidatos é a água. 

"Anteriormente, pensávamos que os planetas que eram um pouco maiores que a Terra eram grandes bolas de metal e rocha, como versões ampliadas da Terra, e é por isso que os chamamos de super-Terras", explicou Björn Benneke, coautor do estudo e professor de astrofísica na Universidade de Montreal. "No entanto, agora mostramos que esses dois planetas, Kepler-138 c e d, são bastante diferentes na natureza e que uma grande fração de todo o seu volume é provavelmente composta de água. É a melhor evidência até agora para os mundos aquáticos, um tipo de planeta que foi teorizado pelos astrônomos para existir por um longo tempo. 

Com volumes mais de três vezes maiores que os da Terra e massas duas vezes maiores, os planetas c e d têm densidades muito menores do que a Terra. Isso é surpreendente porque a maioria dos planetas apenas um pouco maiores que a Terra que foram estudados em detalhes até agora pareciam ser mundos rochosos como o nosso. A comparação mais próxima, dizem os pesquisadores, seria algumas das luas geladas no sistema solar externo que também são em grande parte compostas de água em torno de um núcleo rochoso. 

"Imagine versões maiores de Europa ou Encélado, as luas ricas em água que orbitam Júpiter e Saturno, mas que se aproximaram muito mais de sua estrela", explicou Piaulet. "Em vez de uma superfície gelada, eles abrigariam grandes envelopes de vapor de água." 

Os pesquisadores alertam que os planetas podem não ter oceanos como os da Terra diretamente na superfície do planeta. "A temperatura na atmosfera de Kepler-138 d é provavelmente acima do ponto de ebulição da água, e esperamos uma atmosfera densa e espessa feita de vapor neste planeta. Somente sob essa atmosfera de vapor poderia haver água líquida a alta pressão, ou mesmo água em outra fase que ocorre a altas pressões, chamada de fluido supercrítico", disse Piaulet. 

Em 2014, dados do Telescópio Espacial Kepler da NASA permitiram que os astrônomos anunciassem a detecção de três planetas orbitando Kepler-138. Isso foi baseado em uma queda mensurável na luz das estrelas à medida que o planeta passava momentaneamente na frente de sua estrela. 

Benneke e seu colega Diana Dragomir, do Universidade do Novo México, surgiu com a ideia de re-observação o sistema planetário com os telescópios espaciais Hubble e Spitzer entre 2014 e 2016 para capturar mais trânsitos de Kepler-138 d, o terceiro planeta do sistema, a fim de estudar sua atmosfera. 

Um novo exoplaneta no sistema

Os dois mundos aquáticos possíveis, Kepler-138 c e d, não estão localizados na zona habitável, a área em torno de uma estrela onde as temperaturas permitiriam água líquida na superfície de um planeta rochoso. Mas nos dados do Hubble e do Spitzer, os pesquisadores também encontraram evidências de um novo planeta no sistema, Kepler-138 e, na zona habitável. 

Este planeta recém-descoberto é pequeno e mais distante de sua estrela do que os outros três, levando 38 dias para completar uma órbita. A natureza deste planeta adicional, no entanto, permanece uma questão em aberto porque não parece transitar por sua estrela hospedeira. Observar o trânsito do exoplaneta teria permitido aos astrônomos determinar seu tamanho. 

Com Kepler-138 e agora na imagem, as massas dos planetas anteriormente conhecidos foram medidas novamente através do método de variação de tempo de trânsito, que consiste em rastrear pequenas variações nos momentos precisos dos trânsitos dos planetas na frente de sua estrela causada pela atração gravitacional de outros planetas próximos. 

Os pesquisadores tiveram outra surpresa: descobriram que os dois mundos aquáticos Kepler-138 c e d são planetas "gêmeos", com praticamente o mesmo tamanho e massa, enquanto anteriormente se pensava que eram drasticamente diferentes. O planeta mais próximo, Kepler-138 b, por outro lado, é confirmado como um pequeno planeta de massa de Marte, um dos menores exoplanetas conhecidos até o momento. 

"À medida que nossos instrumentos e técnicas se tornam sensíveis o suficiente para encontrar e estudar planetas que estão mais distantes de suas estrelas, podemos começar a encontrar muito mais desses mundos aquáticos", concluiu Benneke.

Fonte: hubblesite.org