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abr 18

Kepler-186f: encontrado exoplaneta do tamanho da Terra em Zona habitável!

http://www.nasa.gov/sites/default/files/kepler186f_artistconcept_2.jpg

Esta belíssima ilustração retrata Kepler-186f, o primeiro exoplaneta confirmado com tamanho da Terra orbitando uma estrela distante na zona habitável, ou seja, dentro de uma gama de distâncias de uma estrela onde temperatura é amena e a água líquida pode eventualmente existir sobre sua superfície. A descoberta de Kepler-186f confirma que há exoplanetas do tamanho da Terra orbitando em zonas habitáveis de outras estrelas. Este achado é um passo significativo na direção de se encontrar um mundo semelhante à Terra. Créditos: Instituto Ames / SETI NASA / JPL-Caltech.

Hoje saudamos Kepler-186f, um exoplaneta que reside na ‘zona habitável’ de sua estrela hospedeira, não muito maior do que a Terra. Entanto, cabe ressalvar que uso da palavra ‘habitável’ por si só não traz a efetiva garantia a vida como a conhecemos. A definição vigente de ‘zona habitável’ estabelece simplesmente uma zona orbital dentro da qual o exoplaneta pode abrigar água líquida em sua superfície. Se o mundo em questão realmente está na posição correta isto é apenas um dos fatores. O segundo fator é se estamos de fato lidando com um mundo rochoso terrestre, como o nosso, ou não…

http://www.keckobservatory.org/recent/entry/first_potentially_habitable_earth_sized_planet_confirmed_by_keck_and_gemini

Kepler 186f – concepção artística baseada nas informações das pesquisas. Crédito: DANIELLE FUTSELAAR

Há entusiasmo geral guardado para este exoplaneta que nos parece bem interessante. Cinco exoplanetas (até então detectados por lá, é claro) orbitam a estrela Kepler 186, uma anã vermelha classe M menor (0.47 ± 0.05 R) e bem mais fria do que o Sol. Descoberto pelo observatório espacial Kepler, o exoplaneta Kepler-186f nos oferece informações de trânsito que permitiu aos astrônomos estimar seu tamanho em 1,11 ± 0,14 R. Infelizmente, nós ainda não sabemos qual a massa deste mundo e portanto não se pode fazer uma afirmação definitiva se este exoplaneta é ou não é rochoso. Mas Stephen Kane (San Francisco State), um dos cientistas envolvidos na pesquisa, acha que temos motivos para pensar que ele é:

O que nós aprendemos na prática, nos últimos anos, é que há uma transição definitiva, que ocorre até 1,5 raios da Terra. O que acontece para raios entre 1,5 e 2 raios terrestres é que o exoplaneta se torna grande o suficiente e começa a acumular uma espessa atmosfera de hidrogênio e hélio. O exoplaneta cresce e começa a se parecer bem mais [1] com os gigantes gasosos do nosso sistema solar, em vez de qualquer outro objeto que conhecemos como ‘terrestre’.

Os exoplanetas em Zonas Habitáveis em comparação com as posições orbitais da Terra, Marte e Vênus. Crédito: Chester Harman/NASA/JPL/SETI/Arecibo

Os exoplanetas conhecidos que residem em Zonas Habitáveis em comparação com as posições orbitais da Terra, Marte e Vênus. É importante reparar na posição de Kepler-186f na borda gelada da zona habitável de sua estrela. Créditos: Chester Harman/NASA/JPL/SETI/Arecibo

Assim, Kepler-186f é um mundo bem menor do que esperaríamos para acumulador uma atmosfera densa de hidrogênio e hélio (como KOI-314c) [2], fazendo Kane comentar:

Há uma excelente chance de que Kepler-186f tenha uma superfície rochosa como a Terra.

Se for esse o caso, então temos um exoplaneta na borda externa da zona habitável de sua estrela, mesmo que possa abrigar uma atmosfera um pouco mais espessa que a da Terra por causa de seu tamanho 10% maior. Talvez isto possa evitar o congelamento na superfície. Em todo caso, isso é o que a coautora Elisa Quintana (NASA Ames) afirmou:

Trata-se, efetivamente, do primeiro exoplaneta do tamanho da Terra definitivamente encontrado na zona habitável em torno de outra estrela.

http://www.nasa.gov/sites/default/files/files/Kepler186_FINAL-Apr2014.pdf

Possíveis composições para Kepler 186f: Ferro (iron), Rocha (rocky) e Gelo (ice). Créditos: Elisa Quintana/SETI/NASA

A equipe de cientistas usou uma técnica especial (“speckle imaging”) na obtenção de suas observações de alta resolução a partir do telescópio Gemini Norte de oito metros em Mauna Kea, Havaí. Além disto eles usaram observações de óptica adaptativa observatório Keck II de dez metros, também no Havaí, para descartar ruídos (falsos positivos) porventura fornecidos por dados do observatório espacial Kepler. Os astrônomos concluíram que o sinal tem que ser forçosamente de um exoplaneta em trânsito. Os dados da técnica “speckle imaging” permitiram imagens diretas do sistema dentro de 600 milhões de quilômetros, confirmando que não há outros objetos estelares de porte próximos desta estrela em questão.

http://www.nasa.gov/sites/default/files/files/Kepler186_FINAL-Apr2014.pdf

Detectar exoplanetas de estrelas classe M em trânsito é mais fácil. Crédito: NASA/SETI Institute

Quintana explicou:

Os dados do Keck e Gemini são duas peças-chave deste quebra-cabeça. Sem essas observações complementares não teríamos sido capazes de confirmar este exoplaneta do tamanho da Terra.

O novo exoplaneta orbita sua estrela uma vez a cada 130 dias (terrestres), recebendo o equivalente cerca de um terço da energia de calor que a Terra recebe do Sol. Os quatro demais exoplanetas interiores (Kepler-186b, Kepler-186c, Kepler-186d e Kepler-186e) estão pertos demais de sua estrela e obviamente são todos muito quentes para abrigar a vida como a conhecemos, com períodos orbitais de 3, 7, 13 e 22 dias terrestres, respectivamente.

http://www.nasa.gov/ames/kepler/nasas-kepler-discovers-first-earth-size-planet-in-the-habitable-zone-of-another-star/index.html#.U1B9t_ldWSr

Sistema Kepler-186 versus Sistema Solar: O diagrama compara os exoplanetas do sistema solar interior de Kepler-186, um sistema de cinco exoplanetas que reside a cerca de 490 anos-luz da Terra, na constelação de Cygnus (Cisne). Os cinco exoplanetas do Kepler-186 orbitam uma estrela anã vermelha, classe M1, medindo a metade do tamanho e também a metade massa do nosso Sol. O sistema Kepler-186 é o lar de Kepler-186f, o primeiro exoplaneta confirmado com aproximadamente o tamanho da Terra orbitando uma estrela em sua zona habitável, ou seja, dentro de uma gama de distâncias onde a água líquida pode existir sobre a superfície de um exoplaneta. Créditos: Instituto Ames / SETI NASA / JPL-Caltech.

As complicações das anãs vermelhas

No entanto, a situação lá no sistema Kepler-186f não é nada fácil. Uma estrela anã vermelha classe M não é tão estável como nosso Sol. As anãs vermelhas variam abruptamente, com alguma frequência, emitindo clarões radioativos mortais (“solar flares”). Seu brilho pode dobrar em questão de minutos. As explosões podem produzir torrentes de partículas ionizadas que podem danificar fortemente a atmosfera do exoplaneta. Pior ainda, um acúmulo de manchas solares pode reduzir seu brilho total em 40% por extensos períodos. A variabilidade das anãs vermelhas pode ser altamente nociva para o desenvolvimento da vida como a conhecemos, principalmente para a vida complexa animal.

Estrela em erupção (solar flare).

Cuidado: estrela em erupção (solar flare).

Para complicar mais, como a estrela é menos massiva, se o exoplaneta estiver perto o suficiente da estrela para orbitar em sua zona habitável então os cientistas calculam que o exoplaneta pode estar em rotação sincrônica, amarrado gravitacionalmente a sua estela (situação conhecida como “bloqueio de maré”).

http://www.seti.org/seti-institute/cousin-of-earth

Exoplaneta orbitando estrela anã vermelha classe M. Em rotação sincrônica este mundo exibe sempre a mesma face para a estrela, de um lado, a noite eterna, do outro, um dia sem fim… Crédito: Seth Shostak/SETI Institute

Em tal distância o exoplaneta gira em torno da estrela apresentando sempre a mesma face para seu sol, de maneira similar a Lua orbitando a Terra. Ter um lado sempre voltado para estrela (dia eterno) e outro lado sempre obscurecido (noite eterna) é um cenário que apresenta uma gama de violentas complicações climáticas (ver imagem acima). As diferenças extremas de temperatura criadas por um lado iluminado e outro escuro, além da falta de inclinação do eixo do exoplaneta (ausência de estações climáticas) reduzem a probabilidade de vida em torno de anãs vermelhas.

No entanto, nenhum desses fatores são 100% impeditivos, alguns estudos climáticos mostram que os extremos de temperatura podem ser mitigados por ventos ou correntes oceânicas.

Especificamente, Kepler-186f orbita no limite exterior da zona habitável. Assim, existe também a possibilidade deste mundo estar longe o suficiente para não sofrer o “bloqueio de maré”.

http://www.nasa.gov/sites/default/files/files/Kepler186_FINAL-Apr2014.pdf

Este slide mostra as diversas missões de busca por exoplanetas. Crédito: Douglas Hudgins

SETI?

Por isso, trata-se de um lugar interessante. Este novo mundo dista de nós a cerca de 490 anos-luz na direção da constelação de Cygnus. Infelizmente tal é longe demais para conseguirmos realizar uma análise atmosférica, mesmo com a instrumentação prevista para estar disponível em futuro próximo. O futuro Telescópio Espacial James Webb (JWST – ver no slide acima) por si só não será capaz de nos ajudar com essa tarefa. Mas é agradável notar que Kepler-186f foi estudado em um intervalo de 1 a 10 GHz em busca de emissões de frequência, embora nenhum sinal tenha sido encontrado até agora. Conseguir ler um sinal detectável aqui a partir desta estrela exigiria um transmissor entre 10 e 20 vezes mais poderoso que o sistema de radar planetário em Arecibo. SETI continua vindo de mãos vazias, mas é bom para nós, se, além de outros estudos, manter nossos ouvidos abertos para a detecção de emissões vindas de civilizações alienígenas vizinhas.

O artigo científico foi assinado por Quintana et al., intitulado “An Earth-Sized Planet in the Habitable Zone of a Cool Star” publicado na Science Vol. 344, No 6181 (18 de abril de 2014), pp 277-280.

Veja a apresentação sobre a pesquisa, vale a pena lê-la em http://www.nasa.gov/sites/default/files/files/Kepler186_FINAL-Apr2014.pdf

Leia mais no AstroPT onde Carlos Oliveira teçe críticas de como a imprensa ‘não científica’ abordou o tema: Encontramos uma nova Terra? NÃO!!! Mas é uma descoberta fantástica!

Notas

[1] Para saber sobre as questões sobre a formação das atmosferas em exoplanetas leia: As Super Terras podem ser problemáticas para a vida?

[2] Um exoplaneta de massa similar a Terra, mas com espessa atmosfera está aqui: David Kipping apresenta KOI-314c: um exoplaneta com a massa da Terra, porém gasoso como Netuno

Fontes

Centauri Dreams: Kepler-186f: Close to Earth Size, in the HZ

NASA: NASA’s Kepler Discovers First Earth-Size Planet In The ‘Habitable Zone’ of Another Star

Keck Observatory: First Potentially Habitable Earth-Sized Planet Confirmed by Keck and Gemini Observatories

SETI Institute: Cousin of Earth por Seth Shostak

Habitabilidade em Sistemas de Anãs Vermelhas

Artigo Científico

Science: An Earth-Sized Planet in the Habitable Zone of a Cool Star

._._.

2 comentários

1 menção

  1. Edu

    Excelente notícia!!
    Puxa, eu não imaginava que um planeta na Zona Habitável poderia ser um mundo gelado, mas conforme mostra a figura acima isso depende também da densidade do planeta!!
    E as anãs-vermelhas instáveis, vida nestes sistemas deve ser bem difícil (difícil não é impossível né).
    Triste mesmo é não podermos irmos ate lá(ainda)!!

    1. Lucas

      Deve fazer muito frio para um humano mas suficiente para manter a água acima de 0°C mas isso vai depender da pressão e composição atmosférica.

  1. Kepler-186f e a habitabilidade: considerações sobre a influência da inclinação axial e obliquidade em exoplanetas » O Universo - Eternos Aprendizes

    […] anúncio em abril de 2014 sobre o Kepler-186f apresentou um mundo que reside, evidentemente, nos limites exteriores da zona habitável de sua […]

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