Astrónomos descobrem um sistema planetário crucial para compreender o mecanismo de formação das misteriosas "super-Terras"

Um estudo liderado por pesquisadores da Universidade de Liège - usando observações do telescópio TESS da Nasa - apresenta a detecção de um sistema de dois planetas ligeiramente maiores que a Terra orbitando uma estrela fria em uma dança sincronizada. Batizado de TOI-2096, o sistema está localizado a 150 anos-luz da Terra. Esta descoberta foi publicada na revista Astronomy & Astrophysics.

Impressão artística do sistema TOI-2096. Crédito: Lionel J. Garcia 

A descoberta é resultado de uma estreita colaboração entre universidades europeias e americanas e foi possível graças à missão espacial norte-americana TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), que visa encontrar planetas orbitando estrelas brilhantes próximas. "O TESS está realizando uma pesquisa em todo o céu usando o método de trânsito, ou seja, monitorando o brilho estelar de milhares de estrelas na busca por um ligeiro escurecimento, que poderia ser causado por um planeta passando entre a estrela e o observador.

No entanto, apesar de seu poder de detectar novos mundos, a missão TESS precisa do apoio de telescópios terrestres para confirmar a natureza planetária dos sinais detectados", explica Francisco J. Pozuelos, astrofísico, primeiro autor do artigo, ex-membro do laboratório ExoTIC (Unidade de Pesquisa em Astrobiologia/Faculdade de Ciências, ULiège) e que agora se juntou ao Conselho Nacional de Pesquisa da Espanha (IAA-CSIC).

Os planetas TOI-2096 b e TOI-2096 c foram observados com uma rede internacional de telescópios terrestres, permitindo sua confirmação e caracterização. A maioria dos trânsitos foi obtida com telescópios dos projetos TRAPPIST e SPECULOOS liderados pela Universidade de Liège. "Fazendo uma análise exaustiva dos dados, descobrimos que os dois planetas estavam em órbitas ressonantes: para cada órbita do planeta externo, o planeta interno orbita a estrela duas vezes", diz Mathilde Timmermans, estudante de doutorado no laboratório ExoTIC da ULiege e segunda autora do artigo científico.

Seus períodos são, portanto, muito próximos de serem um múltiplo um do outro, com cerca de 3,12 dias para o planeta b e cerca de 6,38 dias para o planeta c. Esta é uma configuração muito particular, e causa uma forte interação gravitacional entre os planetas. Essa interação atrasa ou acelera a passagem dos planetas na frente de sua estrela e pode levar à medição das massas planetárias usando telescópios maiores em um futuro próximo."

Os pesquisadores por trás da descoberta estimam que o raio do planeta b - o mais próximo de sua estrela - é 1,2 vezes o da Terra, daí o nome "super-Terra". Suas propriedades podem ser semelhantes às da Terra: um planeta com uma composição majoritariamente rochosa, possivelmente cercado por uma fina atmosfera. Da mesma forma, o raio do planeta c é 1,9 vezes o raio da Terra e 55% o de Netuno, o que poderia colocar o planeta na categoria de "mini-Netunos", planetas compostos por um núcleo rochoso e gelado cercado por atmosferas extensas ricas em hidrogênio ou água, como Urano e Netuno em nosso Sistema Solar.

Esses tamanhos são muito interessantes porque o número de planetas com raio entre 1,5 e 2,5 raios terrestres é menor do que o que os modelos teóricos preveem, tornando esses planetas uma raridade. Esses planetas são de importância crucial dado seus tamanhos", observa Mathilde Timmermans, "a formação de super-Terras e mini-Netunos permanece um mistério hoje.

Vários modelos de formação tentam explicá-lo, mas nenhum se encaixa perfeitamente nas observações. O TOI-2096 é o único sistema encontrado até hoje com uma super-Terra e um mini-Netuno precisamente nos tamanhos em que os modelos se contradizem. Em outras palavras, o TOI-2096 pode ser o sistema que estamos procurando para entender como esses sistemas planetários se formaram."

"Além disso, esses planetas estão entre os melhores de sua categoria para estudar suas possíveis atmosferas", explica Francisco J. Pozuelos. Graças aos tamanhos relativos dos planetas em relação à estrela hospedeira, bem como ao brilho da estrela, descobrimos que este sistema é um dos melhores candidatos para um estudo detalhado de sua atmosfera com o telescópio espacial JWST. 

Esperamos poder fazer isso rapidamente, coordenando com outras universidades e centros de pesquisa. Esses estudos ajudarão a confirmar a presença de uma atmosfera, extensa ou não, ao redor dos planetas b e c, nos dando pistas sobre seu mecanismo de formação."

Fonte: sciences.uliege.be