Astrônomos descobrem três exoplanetas nos últimos dias de observações do Kepler da NASA

Uma equipe de astrofísicos e cientistas cidadãos identificou o que podem ser alguns dos últimos planetas que o telescópio espacial Kepler aposentado da NASA observou durante sua missão de quase uma década.

Os mundos do trio de exoplanetas (mundos além do nosso sistema solar) estão todos entre o tamanho da Terra e Netuno e orbitam de perto suas estrelas.

Elyse Incha, uma estudante do último ano da Universidade de Wisconsin-Madison, declarou:

Estes são planetas razoavelmente medianos no grande esquema das observações do Kepler. No entanto, eles são empolgantes porque o Kepler os observou durante seus últimos dias de operação. Isso mostra o quão bom o Kepler era na caça de exoplanetas, mesmo ao final de sua vida.

Elyse Incha

O artigo sobre o trio planetário liderado por Elyse Incha foi publicado na edição de 30 de maio de 2023 da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

O Kepler foi lançado em março de 2009. O objetivo inicial da missão era monitorar continuamente um trecho do céu nas constelações do norte Cygnus e Lyra. Esse longo período de observações permitiu ao satélite rastrear mudanças no brilho estelar causadas por planetas cruzando na frente de suas estrelas, eventos chamados de trânsitos.

Após quatro anos, o telescópio observou mais de 150.000 estrelas e identificou milhares de exoplanetas em potencial. Foi a primeira missão da NASA a encontrar um mundo do tamanho da Terra orbitando dentro da zona habitável de sua estrela, a faixa de distâncias onde a água líquida pode existir na superfície de um planeta.

Em 2014, a espaçonave teve problemas mecânicos que interromperam temporariamente as observações. A equipe do Kepler concebeu uma solução que lhe permitiu retomar as operações, mudando seu campo de visão aproximadamente a cada três meses, um período chamado de campanha. Essa missão renovada, chamada K2, durou mais quatro anos e pesquisou mais de 500.000 estrelas.

Quando o Kepler foi aposentado em outubro de 2018, ajudou na descoberta de mais de 2.600 exoplanetas confirmados e muitos outros candidatos.

A campanha final do K2, nº 19, durou apenas um mês. Como a espaçonave começou a ficar sem combustível de controle de atitude, ela não conseguiu manter sua posição por tempo suficiente para coletar observações úteis. No final, os astrônomos tiveram apenas cerca de sete dias de dados de alta qualidade da Campanha 19.

Incha e sua equipe trabalharam com o Visual Survey Group, uma colaboração entre cientistas cidadãos e astrônomos profissionais, para escanear este conjunto de dados em busca de exoplanetas. Os cientistas cidadãos caçaram sinais de mundos em trânsito em todas as curvas de luz da Campanha 19, que registram como as estrelas monitoradas brilham ou escurecem.

Tom Jacobs, ex-oficial da Marinha dos EUA e membro da equipe do Visual Survey Group, afirmou:

As pessoas que fazem pesquisas visuais – examinando os dados a olho nu – podem identificar novos padrões nas curvas de luz e encontrar objetos únicos que são difíceis de serem detectados por pesquisas automatizadas. E mesmo nós não podemos pegar todos eles. Pesquisei visualmente as observações completas do K2 três vezes e ainda há descobertas esperando para serem encontradas.

Tom Jacobs

Jacobs e outros encontraram um trânsito para cada um dos três candidatos a planeta, cada um orbitando uma estrela diferente, no conjunto de dados de alta qualidade.

Após a descoberta inicial, Incha e sua equipe também voltaram e analisaram os dados de qualidade inferior do restante da Campanha 19 e encontraram um trânsito adicional de cada duas das três estrelas sinalizadas na pesquisa visual.

Andrew Vanderburg, professor assistente de física no Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) em Cambridge, declarou:

Os segundos trânsitos desses dois candidatos a planeta nos ajudaram a confirmar sua descoberta. Ninguém havia encontrado planetas neste conjunto de dados antes, mas nossa colaboração conseguiu encontrar três. E estamos realmente avançando contra os últimos dias, os últimos minutos, de observações coletadas pelo Kepler.

Andrew Vanderburg

Usando as informações de trânsito, Incha e sua equipe calcularam os tamanhos potenciais e os períodos orbitais dos mundos. O menor planeta, K2-416 b, tem cerca de 2,6 vezes o tamanho da Terra e orbita sua estrela anã vermelha a cada 13 dias. K2-417 b, com pouco mais de três vezes o tamanho da Terra, também orbita uma estrela anã vermelha, mas completa uma órbita a cada 6,5 ​​dias. O planeta final não confirmado, EPIC 246251988 b, tem quase quatro vezes o tamanho da Terra e orbita sua estrela semelhante ao Sol em cerca de 10 dias. (Os dois primeiros planetas levam o nome da era K2 da missão, o último do Catálogo de Entrada do Plano Eclíptico – EPIC – de estrelas nos campos K2).

O Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) [2] da NASA, lançado em abril de 2018, também usa o método de trânsito, pesquisando grandes áreas do céu por vez. Durante agosto e setembro de 2021, o TESS observou o pedaço de espaço contendo os três novos planetas Kepler. Os astrônomos conseguiram detectar mais dois trânsitos potenciais para K2-417 b.

Knicole Colón, cientista do projeto TESS [2] no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, que trabalhou na missão Kepler por vários anos, concluiu:

De muitas maneiras, o Kepler passou a tocha de caça ao planeta para o TESS. O conjunto de dados do Kepler continua a ser um tesouro para os astrônomos, e o TESS nos ajuda a fornecer novas informações sobre suas descobertas.

Notas

[1] O Ames Research Center da NASA, no Vale do Silício, na Califórnia, gerenciou as missões Kepler e K2 para o Science Mission Directorate da NASA. O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, gerenciou o desenvolvimento da missão Kepler. A Ball Aerospace & Technologies Corporation em Boulder, Colorado, operou o sistema de voo com o apoio do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado em Boulder.

[2] TESS é uma missão do NASA Astrophysics Explorer liderada e operada pelo MIT e gerenciada por Goddard. Parceiros adicionais incluem Northrop Grumman, com sede em Falls Church, Virgínia; NASA Ames; o Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian em Cambridge, Massachusetts; Laboratório Lincoln do MIT; e o Space Telescope Science Institute em Baltimore. Mais de uma dúzia de universidades, institutos de pesquisa e observatórios em todo o mundo participam da missão.

Artigo Científico

MNRAS: Kepler’s last planet discoveries: two new planets and one single-transit candidate from K2 campaign 19

Fontes

MIT: A telescope’s last view

Exoplanet Exploration: Astronomers Discover Planets in NASA Kepler’s Final Days of Observations

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