Wolf 1069 b: astrônomos encontram raro planeta rochoso de massa terrestre orbitando estrela anã vermelha possivelmente adequado para a busca de sinais de vida

Um exoplaneta recém-descoberto pode valer a pena procurar por sinais de vida. As análises de uma equipe liderada pela astrônoma Diana Kossakowski, do Instituto Max Planck de Astronomia, descrevem um planeta que orbita sua estrela natal, a anã vermelha Wolf 1069, na zona habitável do sistema. Esta zona inclui distâncias ao redor da estrela para as quais a água líquida pode existir na superfície do planeta. Além disso, o planeta chamado Wolf 1069 b tem uma massa semelhante à da Terra. Muito provavelmente, este planeta é um planeta rochoso que também pode ter uma atmosfera. Isso torna o planeta um dos poucos alvos promissores para procurar sinais de condições favoráveis ​​à vida e bioassinaturas.

https://www.mpg.de/19798012/exoplanet-earth-like-habitable
Concepção artística de um exoplaneta rochoso com a massa da Terra denominado Wolf 1069 b orbitando uma estrela anã vermelha. Se o exoplaneta tivesse mantido sua atmosfera, as chances são altas de que ele apresentasse água líquida e condições habitáveis ​​em uma ampla área de seu lado diurno. Créditos: © NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter

Quando os astrônomos procuram planetas fora do nosso sistema solar, eles estão particularmente interessados ​​em planetas semelhantes à Terra. Dos mais de 5.000 exoplanetas descobertos até agora, apenas cerca de uma dúzia tem uma massa semelhante à da Terra e povoa a zona habitável, o intervalo em um sistema planetário onde a água pode manter sua forma líquida na superfície do planeta. Com Wolf 1069 b, o número desses exoplanetas nos quais a vida poderia ter evoluído aumentou em um candidato.

Um mundo com dia e noite eternos

Detectar esses planetas de baixa massa ainda é um grande desafio. Diana Kossakowski e sua equipe do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg assumiram essa tarefa. Como parte do projeto Carmenes, foi desenvolvido um instrumento específico para a busca de mundos potencialmente habitáveis. A equipe Carmenes está usando este aparelho no Observatório Calar Alto, na Espanha.

Quando analisamos os dados da estrela Wolf 1069, descobrimos um sinal claro e de baixa amplitude do que parece ser um planeta com massa aproximada da Terra. Ele orbita a estrela em 15,6 dias a uma distância equivalente a um décimo quinto da separação entre a Terra e o Sol.

Diana Kossakowski

Os resultados do estudo foram publicados no artigo intitulado “The CARMENES search for exoplanets around M dwarfs, Wolf 1069 b: Earth-mass planet in the habitable zone of a nearby, very low-mass star“, disponível na revista Astronomy & Astrophysics.

De acordo com o estudo, a superfície da estrela anã é relativamente fria e, portanto, aparece laranja-avermelhada. Apesar de sua curta distância da estrela central, o planeta Wolf 1069 b, portanto, recebe apenas cerca de 65% da potência radiante incidente do que a Terra recebe do Sol. Essas condições especiais tornam os planetas em torno de estrelas anãs vermelhas como Wolf 1069 potencialmente amigáveis ​​à vida. Além disso, todos eles podem compartilhar uma propriedade especial. Sua rotação provavelmente está travada na órbita [travamento de marés – veja nota 1] de sua estrela hospedeira. Em outras palavras, a estrela sempre aponta para o mesmo lado do planeta. Portanto, há um dia eterno, enquanto do outro lado é sempre noite. Esta é também a razão pela qual sempre encaramos o mesmo lado da lua nos céus.

Como resultado, a chamada zona habitável é deslocada para dentro.

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Mapa de temperatura simulado da superfície de Wolf 1069 b, assumindo uma atmosfera semelhante à da Terra. O mapa é centrado no ponto que sempre aponta para a estrela. As temperaturas são dadas em Kelvin. 273,15 Kelvin corresponde a zero grau Celsius. A água líquida seria possível na superfície do planeta dentro do círculo vermelho. Créditos: © Kossakowski e outros. (2023) / MPIA

Se Wolf 1069 b for considerado um planeta nu e rochoso, a temperatura média mesmo no lado voltado para a estrela seria de apenas 23 graus Celsius negativos. No entanto, de acordo com o conhecimento existente, é bem possível que Wolf 1069 b tenha formado uma atmosfera. Sob essa suposição, sua temperatura poderia ter aumentado para mais 13 graus, como mostram as simulações de computador com modelos climáticos. Nessas circunstâncias, a água permaneceria líquida e condições favoráveis ​​à vida poderiam prevalecer, porque a vida como a conhecemos depende da água.

Uma atmosfera não é apenas uma pré-condição para o surgimento da vida do ponto de vista climático. Também protegeria Wolf 1069 b de radiação eletromagnética de alta energia e partículas que destruiriam possíveis biomoléculas. A radiação e as partículas provêm do espaço interestelar ou da estrela central. Se a radiação da estrela for muito intensa, ela também pode remover a atmosfera de um planeta, como aconteceu com Marte. Mas como anã vermelha, Wolf 1069 emite apenas radiação relativamente fraca. Assim, uma atmosfera pode ter sido preservada no planeta recém-descoberto. É até possível que o planeta tenha um campo magnético que o proteja das partículas carregadas do vento estelar. Muitos planetas rochosos têm um núcleo líquido, que gera um campo magnético por meio do efeito dínamo, semelhante ao planeta Terra.

A difícil busca por exoplanetas com a massa da Terra

Houve um imenso progresso na busca por exoplanetas desde que o primeiro de seu tipo foi descoberto há 30 anos. Ainda assim, as assinaturas que os astrônomos procuram para detectar planetas com massas e diâmetros semelhantes à Terra são relativamente fracas e difíceis de extrair dos dados. A equipe de Carmenes está procurando pequenas mudanças periódicas de frequência no espectro estelar. Espera-se que essas mudanças surjam quando um companheiro puxa a estrela hospedeira por sua gravidade, fazendo com que ela oscile. Como resultado. a frequência da luz medida na Terra muda devido ao efeito Doppler. No caso de Wolf 1069 e seu planeta recém-descoberto, essas flutuações são grandes o suficiente para serem medidas. Uma das razões é que a diferença de massa entre a estrela e o planeta é relativamente pequena, fazendo com que a estrela oscile em torno do centro de massa compartilhado de forma mais proeminente do que em outros casos. A partir do sinal periódico, a massa do planeta também pode ser estimada.

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Ilustração que compara três sistemas exoplanetários de estrelas anãs vermelhas que hospedam planetas com a massa da Terra. Os anéis verdes indicam as zonas habitáveis ​​individuais. De cima para baixo temos os sistemas Wolf 1069, Proxima Centauri e Trappist. Créditos: © MPIA departamento gráfico/J. neidel

Apenas um punhado de candidatos para caracterização futura de exoplanetas

No infográfico acima observamos contra um fundo preto, três discos planos verdes são vistos de lado, um acima do outro. Estes correspondem à zona habitável em torno de uma estrela central. Nos centros dos discos, pontos avermelhados lembram estrelas anãs vermelhas. Dentro dos discos verdes, as órbitas dos planetas são desenhadas com linhas brancas. Os sistemas de exoplanetas mostrados aqui são organizados em ordem de tamanho, com o maior sistema colocado no topo.

A uma distância de 31 anos-luz, Wolf 1069 b é o sexto planeta com massa terrestre mais próximo na zona habitável em torno de sua estrela hospedeira. Pertence a um pequeno grupo de objetos, como Próxima Centauri b e Trappist-1 e, que são candidatos a pesquisas de bioassinaturas. No entanto, tais observações estão atualmente além das capacidades da pesquisa astronômica. O Extremely Large Telescope (ELT), atualmente em construção no Chile, poderá estudar a composição das atmosferas desses planetas e possivelmente até detectar evidências moleculares de vida.

Provavelmente teremos que esperar mais dez anos para isso.

Diana Kossakowski

Nota 1

O travamento das marés entre um par de corpos astronômicos coorbitantes ocorre quando um dos objetos atinge um estado em que não há mais nenhuma mudança líquida em sua taxa de rotação ao longo de uma órbita completa. No caso em que um corpo bloqueado por maré possui rotação síncrona, o objeto leva tanto tempo para girar em torno de seu próprio eixo quanto para girar em torno de seu parceiro. Por exemplo, o mesmo lado da Lua sempre está voltado para a Terra, embora haja alguma variabilidade porque a órbita da Lua não é perfeitamente circular. Normalmente, apenas o satélite é preso por maré ao corpo maior. No entanto, se a diferença de massa entre os dois corpos e a distância entre eles forem relativamente pequenas, cada um pode estar preso ao outro por efeito de maré; este é o caso de Plutão e Caronte, bem como de Eris e Disnomia. Nomes alternativos para o processo de bloqueio das marés são bloqueio gravitacional, rotação capturada e bloqueio spin-órbita.

O efeito surge entre dois corpos quando sua interação gravitacional diminui a rotação de um corpo até que ele fique travado. Ao longo de muitos milhões de anos, as forças de interação mudam em suas órbitas e taxas de rotação como resultado da troca de energia e dissipação de calor. Quando um dos corpos atinge um estado em que não há mais nenhuma alteração líquida em sua taxa de rotação ao longo de uma órbita completa, diz-se que ele está travado por maré. O objeto tende a permanecer nesse estado porque deixá-lo exigiria a adição de energia de volta ao sistema. A órbita do objeto pode migrar com o tempo para desfazer o bloqueio de maré, por exemplo, se um planeta gigante perturbar o objeto.

Nem todos os casos de travamento de maré envolvem rotação síncrona. Com Mercúrio, por exemplo, este planeta travado por maré completa três rotações para cada duas revoluções ao redor do Sol, uma ressonância spin-órbita de 3:2. No caso especial em que uma órbita é quase circular e o eixo de rotação do corpo não é significativamente inclinado, como a Lua, o travamento das marés resulta no mesmo hemisfério do objeto em rotação constantemente voltado para seu parceiro. No entanto, neste caso, a mesma porção do corpo nem sempre está voltada para o parceiro em todas as órbitas. Pode haver algum deslocamento devido a variações na velocidade orbital do corpo bloqueado e à inclinação de seu eixo de rotação.

Fonte

MPG: An exoplanet that could host life

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2301.02477-The-CARMENES-search-for-exoplanets-around-M-dwarfs-Wolf-1069-b-Earth-mass-planet-in-the-habitable-zone-of-a-nearby-very-low-mass-star

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