«

»

fev 23

TRAPPIST-1: a Anã Superfria e seus Sete Exoplanetas

Mundos temperados do tamanho da Terra foram descobertos em um sistema planetário extraordinariamente rico

https://cdn.eso.org/images/large/eso1706n.jpg

Concepção artística do sistema TRAPPIST-1: esta concepção artística mostra a estrela TRAPPIST-1 e os seus exoplanetas refletidos em uma superfície esquemática. O potencial de existência de água em cada mundo está representado pelo gelo, poças de água e vapor de água. Esta é a imagem da capa da revista Nature de 22 de fevereiro de 2017. Créditos: NASA/R. Hurt/T. Pyle

Astrônomos descobriram um sistema com sete exoplanetas do tamanho da Terra a cerca de apenas 40 anos-luz de distância. Com o auxílio de telescópios no espaço e também no solo, incluindo o Very Large Telescope do ESO, os exoplanetas foram todos detectados quando passavam em frente da sua estrela progenitora, a estrela anã superfria chamada TRAPPIST-1. De acordo com o artigo científico publicado hoje na revista Nature, três dos exoplanetas situam-se na zona habitável da estrela e poderão ter oceanos de água à superfície, aumentando a possibilidade deste sistema planetário poder conter vida. O sistema tem ao mesmo tempo o maior número de exoplanetas do tamanho da Terra descoberto até agora e o maior número de mundos que poderão ter água líquida em sua superfície.

https://cdn.eso.org/images/large/eso1706r.jpg

Concepção artística da vista de um exoplaneta intermediário no sistema planetário TRAPPIST-1: esta concepção artística mostra a vista logo por cima da superfície de um dos exoplanetas intermediários do sistema TRAPPIST-1, com o brilho da estrela hospedeira iluminando a superfície rochosa. Há pelo menos sete exoplanetas que orbitam esta estrela anã superfria situada a 40 anos-luz da Terra e todos eles têm aproximadamente o mesmo tamanho da Terra. Vários destes exoplanetas encontram-se à distância certa da sua estrela para poderem ter água líquida em sua superfície.
Créditos: ESO/N. Bartmann/spaceengine.org

https://cdn.eso.org/images/large/eso1706o.jpg

Comparando os exoplanetas do sistema TRAPPIST-1: este diagrama compara os exoplanetas do sistema TRAPPIST-1, alinhados por ordem de distância à sua estrela hospedeira. As superfícies dos exoplanetas são apresentadas com concepções artísticas das suas potenciais características da superfície, incluindo água, gelo e atmosfera. Créditos: NASA/R. Hurt/T. Pyle

Os astrônomos utilizaram o telescópio TRAPPIST-South instalado no Observatório de La Silla do ESO, o Very Large Telescope (VLT) situado no Paranal e o Telescópio Espacial Spitzer da NASA, além de outros telescópios em todo o mundo [1] para confirmar a existência de pelo menos sete pequenos exoplanetas em órbita da estrela anã vermelha fria TRAPPIST-1 [2]. Todos os exoplanetas, com os nomes TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g, h — por ordem crescente de distância à sua estrela — têm tamanhos semelhantes à Terra [3].

https://cdn.eso.org/images/large/eso1706b.jpg

Comparação do sistema TRAPPIST-1 com o Sistema Solar interior e os satélites galileanos de Júpiter: este diagrama compara as órbitas dos recém descobertos exoplanetas situados em torno da estrela vermelha fraca TRAPPIST-1 com as órbitas dos satélites galileanos de Júpiter e o Sistema Solar interior. Todos os exoplanetas descobertos em órbita da TRAPPIST-1 encontram-se muito mais próximos da sua estrela do que Mercúrio se encontra do Sol, no entanto como a estrela é muito mais fraca, os exoplanetas estão expostos a níveis de radiação semelhantes aos de Vênus, Terra e Marte no Sistema Solar. Crédito: ESO/O. Furtak

https://cdn.eso.org/images/large/eso1706c.jpg

Comparação do sistema TRAPPIST-1 com o Sistema Solar interior e os satélites galileanos de Júpiter: este diagrama compara as órbitas dos recém descobertos exoplanetas situados em torno da estrela vermelha fraca TRAPPIST-1 com as órbitas dos satélites galileanos de Júpiter e o Sistema Solar interior. Todos os exoplanetas descobertos em órbita da TRAPPIST-1 encontram-se muito mais próximo da sua estrela do que Mercúrio se encontra do Sol, no entanto como a estrela é muito mais fraca, os exoplanetas estão expostos a níveis de radiação semelhantes aos de Vênus, Terra e Marte no Sistema Solar. Créditos: ESO/O. Furtak

https://cdn.eso.org/images/large/eso1706d.jpg

Comparação dos tamanhos dos exoplanetas da TRAPPIST-1 com os corpos do Sistema Solar: este diagrama compara os tamanhos dos recém descobertos exoplanetas situados em torno da estrela vermelha fraca TRAPPIST-1 com os satélites galileanos de Júpiter e o Sistema Solar interior. Todos os exoplanetas descobertos em torno da TRAPPIST-1 têm aproximadamente o mesmo tamanho da Terra. Créditos: ESO/O. Furtak

Diminuições na emissão da luz estelar causados por cada um dos sete exoplanetas ao passarem em frente à estrela — os chamados trânsitos — permitiram aos astrônomos retirar informação sobre os seus tamanhos, composições  e órbitas [4]. Os pesquisadores descobriram que pelo menos os seis exoplanetas mais internos são comparáveis à Terra em termos de tamanho e temperatura.

O autor principal Michaël Gillon do Instituto STAR da Universidade de Liège, Bélgica, está muito contente com os resultados:

Trata-se de um sistema planetário extraordinário — não apenas por termos encontrado tantos exoplanetas mas porque todos eles são surpreendentemente parecidos com a Terra em termos de tamanho!

Com apenas 8% da massa do Sol, TRAPPIST-1 é muito pequena em termos estelares — apenas um pouco maior que o planeta Júpiter — e por isso, apesar de se encontrar próxima a nós na constelação de Aquário, essa anã vermelha é muito fraca. Os astrônomos esperavam que tais estrelas anãs pudessem conter muitos exoplanetas do tamanho da Terra em órbitas apertadas, o que as tornam alvos interessantes para a busca de vida extraterrestre, no entanto a TRAPPIST-1 é o primeiro sistema deste tipo a ser encontrado.

https://cdn.eso.org/images/large/eso1706p.jpg

Sete exoplanetas em órbita da estrela anã superfria TRAPPIST-1: esta imagem é uma concepção artística do sistema TRAPPIST-1, que mostra os sete exoplanetas em diversas fases. Quando um exoplaneta transita em frente ao disco da estrela hospedeira, tal como é mostrado com dois dos exoplanetas da imagem, cria um decréscimo na luz da estrela que pode ser detectado a partir da Terra. Crédito: NASA

O co-autor Amaury Triaud explicou:

A energia emitida por estrelas anãs como TRAPPIST-1 é muito menor do que a liberada pelo nosso Sol e por isso os exoplanetas têm que ocupar órbitas muito mais próximas da estrela do que as que observamos no Sistema Solar para poderem ter água na superfície. Felizmente, parece que este tipo de configuração compacta é exatamente o que observamos em torno de TRAPPIST-1!

https://cdn.eso.org/images/large/eso1706i.jpg

Comparação do sistema TRAPPIST-1 com o Sistema Solar interior: Este diagrama compara o Sol e o Sistema Solar interior com o sistema planetário TRAPPIST-1. A estrela anã superfria TRAPPIST-1 é muito mais fraca e menor que o Sol e os seus exoplanetas orbitam muito mais próximo dela do que Mercúrio do Sol em nosso Sistema Solar. Créditos: ESO/O. Furtak

A equipe determinou que todos os exoplanetas no sistema são semelhantes à Terra e a Vênus em termos de tamanho, ou ligeiramente menores. As medições de densidade sugerem que pelo menos os seis exoplanetas mais internos têm provavelmente uma composição rochosa.

https://cdn.eso.org/images/large/eso1706a.jpg

Esta concepção artística mostra a vista da superfície de um dos exoplanetas do sistema TRAPPIST-1. Há pelo menos sete exoplanetas que orbitam esta estrela anã superfria situada a 40 anos-luz da Terra e todos eles têm aproximadamente o mesmo tamanho da Terra. Vários destes exoplanetas encontram-se à distância certa da sua estrela para poderem ter água líquida em sua superfície. Créditos: ESO/N. Bartmann/spaceengine.org

As órbitas dos exoplanetas não são muito maiores que as apresentadas pelo sistema de satélites galileanos situado em torno de Júpiter, sendo muito menores que a órbita de Mercúrio no Sistema Solar. No entanto, o pequeno tamanho da TRAPPIST-1 assim como a sua temperatura baixa significam que a emissão de energia dirigida aos seus exoplanetas é semelhante à recebida pelos planetas internos do nosso Sistema Solar; os exoplanetas TRAPPIST-1c, d, f recebem quantidades de energia comparáveis às que os planetas Vênus, Terra e Marte, respectivamente, recebem do Sol.

Os sete exoplanetas descobertos neste sistema estelar podem potencialmente conter água líquida em sua superfície, apesar das distâncias orbitais tornarem alguns candidatos mais prováveis a esta condição do que outros. Os modelos climáticos sugerem que os exoplanetas mais internos, TRAPPIST-1b, c, d, são provavelmente muito quentes para possuírem água líquida, exceto talvez numa pequena fração das suas superfícies. A distância orbital do exoplaneta mais exterior do sistema, TRAPPIST-1h, ainda não foi confirmada, embora este objeto pareça encontrar-se muito afastado e frio para poder conter água líquida — assumindo que não ocorrem nenhuns processos de aquecimento alternativos [5]. No entanto, os exoplanetas TRAPPIST-1e, f, g representam o “santo graal” para os astrônomos que procuram exoplanetas, uma vez que orbitam na zona habitável da estrela e poderão conter oceanos de água em suas superfícies [6].

https://cdn.eso.org/images/large/eso1706m.jpg

Concepções artísticas dos exoplanetas do sistema TRAPPIST-1 e dos planetas rochosos do Sistema Solar: este diagrama mostra algumas concepções artísticas de como é que os sete exoplanetas que orbitam a estrela TRAPPIST-1 poderão ser — incluindo a possível presença de oceanos de água — em paralelo com algumas imagens dos planetas rochosos do nosso Sistema Solar. São fornecidas também os dados sobre o tamanho e os períodos orbitais de todos os corpos planetários para comparação. Todos os exoplanetas de TRAPPIST-1 têm aproximadamente o mesmo tamanho da Terra. Crédito: NASA

Estas novas descobertas fazem do sistema TRAPPIST-1 um alvo muito importante para um futuro estudo. O Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA já está sendo utilizado para procurar atmosferas em torno destes exoplanetas e o membro da equipe Emmanuël Jehin está entusiasmado com as perspectivas futuras:”Com a próxima geração de telescópios, como o European Extremely Large Telescope do ESO e o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, vamos muito rapidamente poder procurar água e talvez até evidências de vida nestes mundos.”

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1”, assinado por M. Gillon et al., publicado Nature.

https://cdn.eso.org/images/large/eso1706l.jpg

Concepção artística da vista de um exoplaneta do sistema planetário TRAPPIST-1: esta concepção artística mostra a vista acima da superfície de um dos exoplanetas do sistema TRAPPIST-1. Há pelo menos sete exoplanetas que orbitam esta estrela anã superfria situada a 40 anos-luz da Terra e todos eles têm aproximadamente o mesmo tamanho da Terra. Vários destes exoplanetas se encontram à distância certa da sua estrela para poderem ter água líquida em sua superfície. Créditos: ESO/N. Bartmann/spaceengine.org

https://cdn.eso.org/images/large/eso1615d.jpg

Este mapa mostra as estrelas da constelação de Aquário visíveis a olho nu numa noite límpida e escura, onde está assinada a posição da estrela anã vermelha muito fria TRAPPIST-1. Apesar de se encontrar relativamente próxima ao Sol, esta estrela é muito pouco luminosa e por isso não pode ser observada através de pequenos telescópios. Créditos: ESO/IAU and Sky & Telescope

https://cdn.eso.org/images/large/eso1706q.jpg

Concepção artística da vista de um exoplaneta distante situado no sistema planetário TRAPPIST-1: esta concepção artística mostra a vista acima da superfície de um dos exoplanetas do sistema TRAPPIST-1. Há pelo menos sete exoplanetas que orbitam esta estrela anã superfria situada a 40 anos-luz da Terra e todos eles têm aproximadamente o mesmo tamanho da Terra. Vários destes exoplanetas encontram-se à distância certa da sua estrela para poderem ter água líquida em sua superfície. Créditos: ESO/N. Bartmann/spaceengine.org

https://cdn.eso.org/images/large/eso1615e.jpg

Comparação entre o Sol e a estrela anã muito fria TRAPPIST-1: esta imagem mostra o Sol e estrela anã muito fria TRAPPIST-1 em escala relativa. A fraca estrela tem um diâmetro de apenas 11% do diâmetro do Sol, cerca de somente 8% da massa do Sol e é muito mais vermelha em termos de cor. Crédito: ESO

Notas

[1] Além do Telescópio Espacial Spitzer da NASA, a equipe utilizou muitas outras infraestruturas instaladas em solo: o TRAPPIST–South no Observatório de La Silla do ESO no Chile, o instrumento HAWK-I montado no Very Large Telescope do ESO no Chile, o TRAPPIST–North em Marrocos, o telescópio UKIRT de 3,8 metros no Hawaii, os telescópios Liverpool de 2 metros e William Herschel de 4 metros em La Palma nas Ilhas Canárias, bem como o telescópio SAAO de 1 metro na África do Sul.

[2] O TRAPPIST–South (the TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope–South) é um telescópio robótico de 0,6 metros belga, operado pela Universidade de Liège e instalado no Observatório de La Silla do ESO, no Chile. O telescópio monitora essencialmente a luz de cerca de 60 das estrelas anãs superfrias mais próximas e também anãs marrons (“estrelas” que não são suficientemente massivas para dar início à fusão nuclear sustentada nos seus núcleos), em busca de evidências de trânsitos exoplanetários. O TRAPPIST-South, em conjunto com o seu gêmeo, o TRAPPIST-North, são os percursores do sistema SPECULOOS, que está atualmente sendo instalado no Observatório do Paranal do ESO.

[3] No início de 2016, uma equipe de astrônomos, também liderada por Michaël Gillon, anunciou a descoberta de três exoplanetas em órbita da estrela TRAPPIST-1. A equipe intensificou as suas observações de acompanhamento do sistema essencialmente devido a um trânsito triplo notável que foi observado com o instrumento HAWK-I instalado no VLT. Este trânsito mostrava de forma clara que pelo menos mais um exoplaneta desconhecido se encontrava em órbita da estrela. Essa curva de luz histórica mostra pela primeira vez três exoplanetas temperados do tamanho da Terra, dois deles situados na zona habitável, passando em frente da sua estrela progenitora ao mesmo tempo!

[4] Este é um dos principais métodos que os astrônomos usam para identificar a presença de um exoplaneta em torno de uma estrela. Este método consiste em observar a luz emitida por uma estrela e verificar se alguma parte dessa luz está sendo bloqueada devido à passagem de um exoplaneta pela frente da estrela, na direção da linha de visão da Terra — o exoplaneta “transita” a estrela, como dizem os astrônomos. À medida que o exoplaneta orbita em torno da estrela, esperamos ver pequenos decréscimos regulares na luz emitida pela estrela, correspondentes aos momentos em que o exoplaneta passa à sua frente.

[5] Tais processos podem incluir aquecimento de maré, onde a atração gravitacional da TRAPPIST-1 faz com que o exoplaneta se deforme repetidamente, levando ao aparecimento de forças de fricção internas e à geração de calor. É este processo que leva ao vulcanismo ativo que se observa na lua Io de Júpiter. Se TRAPPIST-h tiver também retido uma atmosfera primordial rica em hidrogênio, a taxa de perda de calor pode ser muito baixa.

[6] Estes resultados também representam a maior cadeia de exoplanetas já descoberta, cujos exoplanetas orbitam em quase-ressonância uns com os outros. Os astrônomos mediram cuidadosamente o tempo que cada exoplaneta demora a completar uma órbita em torno da estrela TRAPPIST-1 — o chamado período de revolução — calculando em seguida a razão entre o período de cada exoplaneta e o período do exoplaneta vizinho imediatamente a seguir. Os seis exoplanetas mais internos têm razões de período com os seus vizinhos muito próximas de quocientes simples, como por exemplo 5:3 ou 3:2, o que nos diz que os exoplanetas se formaram muito provavelmente em conjunto e numa zona mais afastada da sua estrela, tendo-se posteriormente deslocado mais para o interior, ocupando finalmente a sua configuração atual. Se tal for o caso, estes mundos podem apresentar densidade baixa e ser ricos em substâncias voláteis, o que sugeriria uma superfície gelada e/ou uma atmosfera.

Fonte

ESO: eso1706 — Ultracool Dwarf and the Seven Planets – Temperate Earth-sized Worlds Found in Extraordinarily Rich Planetary System

Artigo Científico

Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1

https://cdn.eso.org/images/large/eso1706e.jpg

Curva de luz de TRAPPIST-1 mostra os “apagões” causados pelos trânsitos dos exoplanetas. Este diagrama mostra a variação em brilho da estrela anã superfria TRAPPIST-1 durante o período de 20 dias, medida nos meses de Setembro e Outubro de 2016 pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA e outros telescópios situados em solo. Vemos que em muitas ocasiões o brilho da estrela diminui durante um curto período, voltando depois ao normal. Estes eventos, chamados trânsitos, ocorrem quando um ou mais dos sete exoplanetas em órbita da estrela passam em frente desta, bloqueando parte de sua luz. A parte inferior do diagrama mostra qual dos exoplanetas do sistema é responsável pelos trânsitos. Créditos: ESO/M. Gillon et al.

https://cdn.eso.org/images/large/eso1706f.jpg

As órbitas dos sete exoplanetas em torno de TRAPPIST-1: este diagrama mostra os tamanhos relativos das órbitas dos sete exoplanetas que orbitam a estrela anã superfria TRAPPIST-1. A área sombreada mostra a extensão da zona habitável, onde podem existir oceanos de água líquida à superfície dos planetas. A órbita do exoplaneta mais exterior, TRAPPIST-1h, ainda não é bem conhecida. As linhas tracejadas mostram limites alternativos da zona habitável baseados em diferentes hipóteses teóricas. Créditos: ESO/M. Gillon et al.

https://cdn.eso.org/images/large/eso1706g.jpg

Observações VLT da curva de luz de TRAPPIST-1 durante o trânsito triplo de 11 de dezembro de 2015: este gráfico mostra a variação do brilho da estrela anã fraca TRAPPIST-1 durante o raro evento de trânsito triplo de 11 de dezembro de 2015. Quando a estrela estava sendo monitorada pelo instrumento HAWK-I montado no Very Large Telescope do ESO, três exoplanetas passaram em frente ao disco da estrela, bloqueando parte de sua luz. Esta curva de luz histórica mostra pela primeira vez três exoplanetas temperados do tamanho da Terra, dois deles situados na zona habitável, passando em frente à sua estrela. Créditos: ESO/M. Gillon et al.

https://cdn.eso.org/images/large/eso1706h.jpg

Curvas de luz dos sete planetas de TRAPPIST-1 em trânsito: este gráfico mostra como é que a luz da estrela anã superfria fraca TRAPPIST-1 desvanece à medida que os seus sete exoplanetas conhecidos passam à sua frente, bloqueando parte de sua luz. Os exoplanetas maiores dão origem a decréscimos da luz mais pronunciados e os mais distantes apresentam trânsitos mais longos já que orbitam a estrela mais devagar. Estes dados foram obtidos pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA. Créditos: ESO/M. Gillon et al.

 ._._.

Deixe uma resposta