Exoplanetas precisam estar preparados para o clima espacial extremo, descobre Chandra

Planetas ao redor de outras estrelas precisam estar preparados para condições climáticas extremas, de acordo com um novo estudo do Observatório de Raios X Chandra da NASA e do XMM-Newton da ESA (Agência Espacial Europeia), que examinou os efeitos dos raios X em possíveis planetas ao redor do tipo mais comum de estrelas. 

Esta ilustração artística representa os resultados de um novo estudo que examina os efeitos dos raios X e de outras radiações altamente energéticas libertadas sobre potenciais exoplanetas pela estrela Wolf 359, uma anã vermelha próxima. Os investigadores usaram o Chandra e o XMM-Newton para estudar o impacto dos raios X constantes e da radiação ultravioleta energética de Wolf 359 nas atmosferas de planetas que possam estar a orbitar a estrela. Descobriram que apenas um planeta com gases de efeito de estufa, como o dióxido de carbono, na sua atmosfera e a uma distância relativamente grande de Wolf 359 teria hipóteses de suportar a vida tal como a conhecemos. Crédito: raios X - NASA/CXC/SAO/S.Wolk, et al.; ilustração - NASA/CXC/SAO/M.Weiss; processamento de imagem - NASA/CXC/SAO/N. Wolk

Astrônomos descobriram que apenas um planeta com gases de efeito estufa em sua atmosfera, como a Terra, e a uma distância relativamente grande da estrela que eles estudaram, teria chance de sustentar vida como a conhecemos em torno de uma estrela próxima. 

Wolf 359 é uma anã vermelha com uma massa de cerca de um décimo da do Sol. Estrelas anãs vermelhas são as estrelas mais comuns no universo e vivem por bilhões de anos, proporcionando tempo suficiente para a vida se desenvolver. A uma distância de apenas 7,8 anos-luz, Wolf 359 também é uma das estrelas mais próximas do sistema solar.

“Wolf 359 pode nos ajudar a desvendar os segredos em torno das estrelas e da habitabilidade”, disse Scott Wolk do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA), que liderou o estudo. “Ele está tão perto e pertence a uma classe tão importante de estrelas – é uma ótima combinação.”

Como as anãs vermelhas são os tipos mais prevalentes de estrelas, os astrônomos têm procurado arduamente para encontrar exoplanetas ao redor delas. Os astrônomos encontraram algumas evidências de dois planetas em órbita ao redor de Wolf 359 usando telescópios ópticos, mas essas conclusões foram desafiadas por outros cientistas. 

“Embora ainda não tenhamos provas de planetas ao redor de Wolf 359, parece muito possível que ela hospede múltiplos planetas”, acrescentou Wolk. “Isso a torna um excelente banco de testes para observar o que os planetas experimentariam ao redor desse tipo de estrela.”

Wolk e seus colegas usaram Chandra e XMM para estudar as quantidades de raios X constantes e radiação ultravioleta (UV) extrema – o tipo mais energético de radiação UV – que Wolf 359 liberaria nos possíveis planetas ao seu redor.

Eles descobriram que Wolf 359 está produzindo radiação prejudicial o suficiente para que apenas um planeta com gases de efeito estufa como dióxido de carbono em sua atmosfera – e localizado a uma distância relativamente grande da estrela – provavelmente seria capaz de sustentar vida.

“Só estar longe o suficiente da radiação prejudicial da estrela não seria o suficiente para torná-la habitável”, disse o coautor Vinay Kashyap, também do CfA. “Um planeta ao redor de Wolf 359 também precisaria ser coberto por gases de efeito estufa como a Terra.”

Para estudar os efeitos da radiação energética na habitabilidade dos candidatos a planetas, a equipe considerou a zona habitável da estrela – a região ao redor de uma estrela onde água líquida poderia existir na superfície de um planeta.

O limite externo da zona habitável para Wolf 359 é cerca de 15% da distância entre a Terra e o Sol, porque a anã vermelha é muito menos brilhante que o Sol. Nenhum dos candidatos a planeta para este sistema está localizado na zona habitável de Wolf 359, com um muito perto da estrela e o outro muito longe.

“Se o planeta interno estiver lá, os raios X e a radiação UV extrema aos quais ele é submetido destruiriam a atmosfera deste planeta em apenas cerca de um milhão de anos”, disse o coautor Ignazio Pillitteri do CfA e do Instituto Nacional de Astrofísica em Palermo, Itália.

A equipe também considerou os efeitos da radiação em planetas ainda não detectados dentro da zona habitável. Eles concluíram que um planeta como a Terra no meio da zona habitável deveria ser capaz de sustentar uma atmosfera por quase dois bilhões de anos, enquanto um próximo à borda externa poderia durar indefinidamente, ajudado pelos efeitos de aquecimento dos gases de efeito estufa.

Outro grande perigo para planetas orbitando estrelas como Wolf 359 são as explosões de raios X, ou explosões brilhantes ocasionais de raios X, além da saída constante e diária da estrela. A combinação de observações feitas com Chandra e XMM-Newton resultou na descoberta de 18 explosões de raios X de Wolf 359 ao longo de 3,5 dias.

Extrapolando a partir dessas explosões observadas, a equipe espera que explosões muito mais poderosas e danosas ocorram em períodos mais longos de tempo. Os efeitos combinados da radiação constante de raios X e UV e das explosões significam que qualquer planeta localizado na zona habitável provavelmente não terá uma atmosfera significativa por tempo suficiente para que a vida multicelular, como a conhecemos na Terra, se forme e sobreviva. A exceção é a borda externa da zona habitável se o planeta tiver um efeito estufa significativo.

Esses resultados foram apresentados na 245ª reunião da American Astronomical Society em National Harbor, Maryland, e estão sendo preparados para publicação em um periódico. O Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama, gerencia o programa Chandra. O Chandra X-ray Center do Smithsonian Astrophysical Observatory controla as operações científicas de Cambridge, Massachusetts, e as operações de voo de Burlington, Massachusetts.

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