Anãs Vermelhas II: o problema dos asteroides

https://www.centauri-dreams.org/2022/10/11/m-dwarfs-the-asteroid-problem/
Ilustração: um gigante gasoso em órbita de uma estrela anã vermelha. Quão comum é esse cenário? Sabemos que tais planetas podem existir, mas até agora nunca detectamos um gigante gasoso fora da linha de neve em torno de um sistema com um planeta na zona habitável. Crédito: NASA, ESA e G. Bacon (STScI).

Vamos analisar o artigo de Anna Childs (Northwestern University) e Mario Livio (STScI), cuja essência é que um potencial desafio para a vida em tais mundos é a falta de cinturões de asteroides estáveis. Isso afetaria a capacidade de entregar asteróides a uma superfície planetária nos estágios finais da formação do planeta. Há interesse nisso porque aponta para diferentes arquiteturas de sistemas planetários em torno de estrelas anãs classe M do que provavelmente encontraremos em outras classes de estrelas. O que as observações mostram até agora?

Você deve se lembrar que há 10 dias (veja Anãs Vermelhas I: o fator da água em exoplanetas habitáveis) analisamos a habitabilidade do exoplaneta em estrela anã M no contexto do fornecimento de água, novamente envolvendo a questão dos impactos iniciais. Lembrando que, no artigo “Predicted diversity in water content of terrestrial exoplanets orbiting M dwarfs”, Tadahiro Kimura e Masahiro Ikoma encontraram um mecanismo separado para produzir o enriquecimento de água necessário, enquanto que Childs e Livio, trabalhando com Rebecca Martin (UNLV), ponderam sobre uma questão diferente em “Life on Exoplanets in the Habitable Zone of M Dwarfs?”.

A preocupação de Childs e Lívio é que os exoplanetas de anãs vermelhas não tenham o tipo de impacto tardio que produziu uma atmosfera redutora na Terra. Em nosso planeta Terra, por meio da reação do núcleo de ferro dos impactadores com a água dos oceanos, o hidrogênio teria sido liberado à medida que o ferro se oxidava, formando uma atmosfera na qual poderiam emergir moléculas orgânicas simples.

Se realmente precisamos desse tipo de impacto para afetar a atmosfera para produzir vida (e este é um grande ‘se‘), temos um problema com as anãs vermelhas classe M, pois a entrega de asteroides parece exigir um planeta gigante fora do raio da linha de neve. para produzir um cinturão de asteroides estável.

Dependendo da massa da estrela tipo anã classe M, o raio da linha de neve é ​​encontrado em aproximadamente entre 0,2 a 1,2 UA, próximo o suficiente para que as pesquisas de velocidade radial provavelmente detectem planetas gigantes próximos, mas fora dessa distância. O método de trânsito em torno dessas estrelas pequenas também é produtivo, mas não encontramos tais planetas gigantes nos sistemas da classe M onde atualmente descobrimos prováveis ​​planetas de zonas habitáveis:

O limite de detecção do Observatório Kepler está em períodos orbitais próximos a 200 dias devido ao critério de que três trânsitos precisam ser observados para que um planeta seja confirmado (Bryson et al. 2020). No entanto, no caso de observações de baixo sinal-ruído, dois trânsitos observados podem ser suficientes, o que permite a detecção de órbitas de período mais longo. Este foi o caso de Kepler-421 b, que tem um período orbital de 704 dias (Kipping et al. 2014). Além disso, quaisquer planetas gigantes externos não detectados provavelmente aumentariam um sinal detectável de variação de tempo de trânsito (TTV) nos planetas internos (Agol et al. 2004). Por essas razões, embora aobservações possam estar faltando planetas gigantes de longo período, a falta de planetas gigantes em torno de estrelas de baixa mas que não estão muito longe da linha de neve é ​​provavelmente real.

Childs et al.
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac9052
Esta é a Figura 2 do papel. Legenda: Localização dos planetas gigantes, r, normalizados pelo raio da linha de neve no sistema, versus a massa estelar, M⊙. Os tamanhos dos pontos no gráfico superior são proporcionais a m⅓. Os pontos vermelhos indicam planetas em torno de estrelas anãs M e os pontos azuis indicam planetas em torno de estrelas do tipo FGK. Os tamanhos dos pontos na legenda correspondem a planetas com a massa de Júpiter. O gráfico inferior mostra histogramas normalizados das localizações dos planetas gigantes para sistemas de planetas únicos e multiplanetários. A localização da linha de neve é ​​marcada por uma linha vertical tracejada preta. Crédito: Childs et al.

Na busca por cinturões de asteroides estáveis, o que procuramos é um planeta gigante além da linha de neve, com o cinturão de asteroides dentro de sua órbita, bem como um sistema terrestre interno de planetas. Nenhum dos planetas atualmente observados na zona habitável em torno das anãs M mostra um planeta gigante na posição certa para produzir um cinturão de asteroides. O que não quer dizer que tais planetas não existam em torno de anãs M, mas que ainda não encontramos nenhum em sistemas onde ocorrem planetas de zonas habitáveis. Citando o artigo científico:

Ao analisar os dados do Exoplanet Archive, descobrimos que existem planetas gigantes observados fora do raio da linha de neve em torno de anãs M e, de fato, os picos de distribuição lá. Isso, combinado com observações de cinturões de poeira quente, sugere que a formação de cinturões de asteróides ainda pode ser possível em torno de anãs M. No entanto, descobrimos que, além de uma menor taxa de ocorrência de planetas gigantes em torno de estrelas anãs M, sistemas multiplanetários que contêm um planeta gigante também são menos comuns em torno de anãs M do que em estrelas do tipo G. Por fim, encontramos uma falta de Júpiteres quentes e mornos em torno das anãs M, em relação às estrelas do tipo K, G e F, indicando potencialmente que a formação e/ou evolução de planetas gigantes segue caminhos separados em torno das anãs M.

Childs et al.

Todas as questões levantadas neste artigo apontam para quão pouco podemos dizer com confiança neste ponto. Os impactos de asteroides são realmente necessários para o surgimento da vida? A questão seria resolvida rapidamente encontrando bioassinaturas em um planeta de anã M sem um gigante gasoso no sistema, presumindo que nenhum cinturão de asteróides se formou por outros métodos. Como alguém com uma profunda curiosidade sobre as possibilidades planetárias das anãs M, acho este trabalho intrigante porque aponta para diferentes arquiteturas em torno de anãs vermelhas do que outras estrelas. É uma diferença que exploraremos quando começarmos a preencher os espaços em branco avaliando planetas orbitando estrelas anãs M para pesquisas iniciais de bioassinatura.

O artigo assinado por Childs et al., intitulado “Life on Exoplanets in the Habitable Zone of M Dwarfs?”, está disponível em Astrophysical Journal Letters Vol. 937, nº 2 (4 de outubro de 2022), L42.

Fonte

Centauri Dreams: M-Dwarfs: The Asteroid Problem por Paul Gilster

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Childs_2022_ApJL_937_L41-Life-on-Exoplanets-in-the-Habitable-Zone-of-M-Dwarfs

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