Surpreendentes mundos rochosos revelados ao redor de uma pequena estrela

Uma equipe liderada pelo Instituto Trottier para Pesquisa de Exoplanetas da Universidade de Montreal publicou o estudo mais detalhado até o momento sobre o sistema planetário da estrela LP 98-59. Este estudo confirma a existência de um quinto planeta localizado na zona habitável , onde as condições podem permitir a presença de água líquida.

Impressão artística do sistema multiplanetário L 98-59. Cinco pequenos exoplanetas orbitam esta anã vermelha, localizada a 35 anos-luz de distância. Em primeiro plano, está a super-Terra L 98-59 f, na zona habitável, cuja existência foi confirmada neste estudo. Crédito: Benoît Gougeon, Universidade de Montreal 

Localizada a apenas 35 anos-luz da Terra, a pequena estrela anã vermelha L 98-59 abriga três pequenos exoplanetas descobertos em 2019 pelo telescópio espacial TESS da NASA e um quarto planeta, identificado pelo método da velocidade radial usando o espectrógrafo ESPRESSO do Observatório Europeu do Sul (ESO) . Esses quatro planetas orbitam muito perto de sua estrela e estão todos a uma distância cinco vezes menor do que a distância entre Mercúrio e o Sol.

Mundos vulcânicos, uma "sub-Terra" e um "planeta oceânico"

Ao reanalisar um vasto conjunto de dados de telescópios terrestres e espaciais, uma equipe liderada por Charles Cadieux , pesquisador da Universidade de Montreal e do IREx, conseguiu determinar os tamanhos e as massas desses planetas com precisão incomparável.

"Esses novos resultados nos dão o retrato mais completo até o momento do sistema L 98-59", afirma Charles Cadieux. "É um ótimo exemplo do poder da combinação de dados de telescópios espaciais e instrumentos terrestres de alta precisão. E os planetas neste sistema são alvos promissores para observação com o Telescópio Espacial James Webb ."

Todos os planetas do sistema têm tamanhos e massas consistentes com mundos rochosos. O mais próximo da estrela, L 98-59 b, mede apenas 84% ​​do diâmetro da Terra e tem cerca de metade de sua massa, tornando-o uma das poucas "sub-Terras" bem caracterizadas até o momento.

Os dois primeiros planetas podem ser palco de intensa atividade vulcânica causada pelo aquecimento de maré, assim como a lua de Júpiter, Io. Quanto ao terceiro, sua densidade surpreendentemente baixa sugere que ele pode ser um "planeta oceânico" rico em água, diferente de qualquer outro planeta no sistema solar.

Por meio de medições refinadas, os pesquisadores também mostraram que as órbitas dos planetas internos são quase perfeitamente circulares, uma vantagem para futuras observações atmosféricas.

"Com sua diversidade de mundos rochosos que provavelmente exibem uma gama de composições, o sistema L 98-59 é um laboratório único para explorar algumas das grandes questões em nosso campo: Do ​​que são feitas as super-Terras e os sub-Netunos? Os planetas se formam de maneira diferente ao redor de estrelas pequenas? E os planetas rochosos ao redor de anãs vermelhas podem reter suas atmosferas ao longo do tempo?", acrescenta René Doyon , professor da UdeM, diretor do IREx e coautor do estudo. 

Um quinto planeta na zona habitável

Em vez de solicitar um novo tempo de observação, a equipe utilizou um rico conjunto de dados de arquivo do telescópio espacial TESS, dos espectrógrafos HARPS e ESPRESSO no Chile e do Telescópio Espacial James Webb.

L 98-59 f recebe uma quantidade de energia comparável à que a Terra recebe do Sol, situando-se diretamente na zona temperada (às vezes chamada de zona habitável), onde poderia existir água líquida.

"Encontrar um planeta temperado em um sistema tão compacto torna esta descoberta particularmente empolgante", diz Charles Cadieux. "Ela destaca toda a diversidade dos sistemas exoplanetários e reforça o interesse em conduzir estudos de mundos potencialmente habitáveis ​​em torno de estrelas de baixa massa."

Revelando o invisível nos dados existentes

Em vez de solicitar um novo tempo de observação, a equipe utilizou um rico conjunto de dados de arquivo do telescópio espacial TESS, dos espectrógrafos HARPS e ESPRESSO no Chile e do Telescópio Espacial James Webb.

Os cientistas utilizaram um método inovador de análise de velocidade radial , desenvolvido pela equipe do IREx em 2022, que melhora significativamente a precisão dos dados. Ao utilizar também uma nova técnica para medir com precisão as variações de temperatura da estrela , eles conseguiram isolar e remover melhor o ruído devido à atividade da estrela, revelando sinais planetários com clareza sem precedentes.

Ao integrar essas medições refinadas com a análise de trânsitos detectados pelo telescópio Webb, a equipe dobrou a precisão das estimativas de massa e raio para planetas conhecidos.

"Essas técnicas foram projetadas para explorar todo o potencial oculto nos dados de arquivo", explica Étienne Artigau , pesquisador da UdeM e coautor do estudo. "Esta é uma ótima demonstração de que o aprimoramento das ferramentas de análise pode nos permitir expandir os limites do que sabemos, simplesmente revisitando dados já disponíveis."

Próxima parada: Webb

Essas descobertas posicionam L 98-59 como um dos sistemas planetários próximos à Terra mais interessantes para o estudo da diversidade de planetas rochosos e, possivelmente, para a busca por sinais de vida.

Sua proximidade, o pequeno tamanho de sua estrela e a variedade de composições e órbitas planetárias o tornam um sistema ideal para sondar atmosferas planetárias com o Telescópio Espacial James Webb, observações que já foram iniciadas pela equipe do IREx.

"Com esses novos resultados, L 98-59 se junta ao seleto grupo de sistemas planetários compactos e próximos de nós, cujos mistérios esperamos desvendar nos próximos anos", conclui Alexandrine L'Heureux, doutoranda da UdeM e coautora do estudo. "É emocionante ver este sistema se juntar a TRAPPIST-1 na lista de lugares que nos permitirão entender melhor a natureza e a formação de pequenos planetas ao redor de anãs vermelhas."

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