Anãs Vermelhas preferencialmente hospedam exoplanetas do tamanho da Terra e com muita água?

Esta ilustração mostra dois exoplanetas do tamanho da Terra, TRAPPIST-1b e TRAPPIST-1c, passando em frente da sua estrela hospedeira, que é muito menor e bem mais fria que o nosso Sol. Créditos: NASA/ESA/STScI/J. de Wit (MIT)

Simulações de computador foram levadas a cabo por astrofísicos da Universidade de Berna, estudando a formação de exoplanetas em órbita na zona habitável de estrelas baixa massa, tais como Proxima Centauri. Os resultados mostram que os exoplanetas nesses sistemas são mais propensos a terem aproximadamente do tamanho da Terra e provavelmente contêm grandes quantidades de água.

Em agosto de 2016, o anúncio da descoberta de um exoplaneta terrestre contido na zona habitável da anã vermelha Proxima Centauri estimulou a imaginação dos especialistas e do público. Acima de tudo Proxima é a estrela mais próxima do Sol apesar de ser dez vezes menos massiva e 500 vezes menos luminosa. Esta descoberta, juntamente com a de maio de 2016 de um exoplaneta parecido em órbita de uma estrela ainda mais leve (TRAPPIST-1), convenceu os astrônomos de que as anãs vermelhas em geral podem ser as anfitriãs de uma grande população de exoplanetas parecidos com a Terra.

Como é que estes objetos são? Qual a sua constituição?

Yann Alibert e Willy Benz do NCCR PlanetS e Centro do Espaço e Habitabilidade da Universidade de Berna realizaram as primeiras simulações computacionais da população de exoplanetas que se espera orbitarem estrelas dez vezes menos massivas que o Sol.

Yann Alibert explicou:

Nossos modelos conseguem reproduzir exoplanetas semelhantes com os observados recentemente em termos de massa e período. Curiosamente, descobrimos que os exoplanetas em órbitas íntimas em torno deste tipo de estrelas são de pequeno tamanho. Tipicamente, eles estão em uma faixa que vai de 0,5 a 1,5 raios terrestres com um pico da ordem do raio da Terra. As descobertas futuras vão nos contar se estamos corretos!

Gelo no fundo do oceano global

Adicionalmente, os astrofísicos determinaram o teor de água dos exoplanetas em órbita da sua pequena estrela hospedeira dentro da zona habitável. Os cientistas estimaram que, considerando todos os casos, cerca de 90% dos exoplanetas contêm mais do que 10% de água. Isso é notável considerando-se que a água corresponde a tão somente 0,02% da massa total da Terra. Assim, a maioria destes exoplanetas alienígenas são, literalmente, mundos aquáticos! A situação pode até ser ainda mais extrema caso os discos protoplanetários, a partir dos quais estes exoplanetas se formam, perdurem mais tempo do que o previsto nos modelos. Em qualquer caso, estes exoplanetas estariam cobertos por oceanos muito profundos, no fundo dos quais, devido à enorme pressão, poderia existir até água sob uma forma especial de gelo.

A água é necessária para a vida como a conhecemos. Será que estes exoplanetas podem ser, de fato, habitáveis?

WIlly Benz salientou:

Pensa-se que a água líquida é um ingrediente essencial [para a vida como a conhecemos], mas a água em demasia também pode ser muito ruim!

Em estudos anteriores, os cientistas de Berna mostraram que um conteúdo demasiadamente alto de água pode impedir a regulação da temperatura na superfície e desestabilizar o clima do exoplaneta.

Mas, esse seria um cenário para a Terra, aqui lidamos com exoplanetas consideravelmente mais exóticos que podem ser submetidos a um ambiente de radiação muito mais duro, e/ou encontrarem-se em rotação sincrônica com a sua estrela hospedeira.

Acompanhando o crescimento de embriões exoplanetários

Para dar início aos cálculos, os cientistas consideraram uma série de algumas centenas a milhares de estrelas de massa baixa idênticas cada uma abrigando um disco protoplanetário de gás e poeira. Os exoplanetas são formados pela acreção da matéria do disco. Alibert e Benz assumiram que, no início, em cada disco encontravam-se 10 embriões planetários com uma massa inicial igual à massa da Lua. Ao fim de alguns dias de processamento de computador, para cada sistema, o modelo calculou como estes embriões localizados aleatoriamente cresceram e migraram. O tipo de exoplanetas que se formaram depende da estrutura e evolução dos discos protoplanetários.

Willy Benz resumiu:

Habitável ou inabitável, o estudo de exoplanetas em órbita de estrelas de baixa massa trará, provavelmente, novos e excitantes resultados, melhorando o nosso conhecimento da formação, evolução e habitabilidade planetária.

Uma vez que estas estrelas são consideravelmente menos luminosas do que o Sol, os exoplanetas podem estar muito mais próximos da sua estrela antes de que sua temperatura superficial se torne demasiadamente elevada para a existência de água líquida. Se considerarmos que este tipo estelar também representa a esmagadora maioria de estrelas na vizinhança solar e que os exoplanetas íntimos são, atualmente, mais fáceis de detectar e estudar, passaríamos a compreender a importância da existência desta população de exoplanetas parecidos com a Terra.

Fonte

Universidade de Berna: Preferentially Earth-sized planets with lots of water

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1610-03460v1-formation-and-composition-of-planets-around-very-low-mass-stars