Planetas Trappist-1 são muito ricos em água
Esta imagem artística mostra vários dos planetas que orbitam a estrela anã ultrafria TRAPPIST-1. Novas observações combinadas com análise muito sofisticada, deram-nos boas estimativas das densidades dos sete planetas do tamanho da Terra, sugerindo que estes objetos são ricos em materiais voláteis, provavelmente água.
Um novo estudo determinou que os sete planetas descobertos em órbita da estrela anã ultrafria próxima de nós, TRAPPIST-1, são todos constituídos principalmente por rochas e alguns poderão potencialmente ter mais água que a Terra. As densidades dos planetas, agora conhecidas com muito mais precisão que anteriormente, sugerem que alguns destes corpos podem ter até 5% da sua massa sob a forma de água - cerca de 250 vezes mais que os oceanos da Terra. Os planetas mais quentes mais próximos da estrela progenitora têm provavelmente atmosferas densas de vapor e os mais distantes terão provavelmente superfícies geladas. Em termos de tamanho, densidade e radiação recebida da estrela, o quarto planeta a contar do interior é o mais semelhante à Terra. Parece ser o mais rochoso dos sete e tem potencial para ter água líquida à sua superfície.
Os planetas que se encontram em órbita da tênue estrela vermelha TRAPPIST-1, situada a apenas 40 anos-luz de distância da Terra, foram inicialmente detectados em 2016 pelo telescópio TRAPPIST-South instalado no Observatório de La Silla do ESO. No ano seguinte observações adicionais obtidas com telescópios colocados no solo, incluindo o VLT (Very Large Telescope) do ESO, e com o Telescópio Espacial Spitzer da NASA, revelaram que existem sete planetas no sistema, cada um mais ou menos do tamanho da Terra. Receberam os nomes TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g, h, por ordem crescente de distância à estrela central.
Foram agora obtidas mais observações, tanto por telescópios colocados no solo, incluindo a infraestrutura SPECULOOS instalada no Observatório do Paranal do ESO, como pelos Telescópios Espaciais Spitzer e Kepler da NASA. Uma equipe de cientistas, liderada por Simon Grimm da Universidade de Berna, na Suíça, aplicou modelos computacionais muito complexos a todos os dados disponíveis e determinou as densidades dos planetas com muito mais precisão do que anteriormente.
A medição das densidades dos exoplanetas não é uma tarefa fácil, já que é preciso saber o tamanho e a massa dos planetas em questão. Os planetas TRAPPIST-1 foram descobertos pelo método dos trânsitos - a busca de pequenos decréscimos no brilho de uma estrela, que assinala a altura em que um planeta passa em frente ao seu disco e bloqueia parte da sua luz. Este método fornece uma boa estimativa do tamanho do planeta, mas medir a sua massa é mais difícil - se mais nenhum efeito estiver presente, planetas com massas diferentes têm as mesmas órbitas e não há uma maneira direta de os distinguir. No entanto, num sistema com múltiplos planetas há uma maneira - os planetas de maior massa perturbam mais as órbitas dos outros planetas do que os planetas mais leves, o que por sua vez afeta a altura em que ocorrem os trânsitos. A equipe liderada por Simon Grimm usou estes efeitos complicados e muito subtis para estimar as massas mais prováveis dos sete planetas, baseando-se numa grande quantidade de dados dos trânsitos e em análise de dados e modelos muito sofisticados.
Simon Grimm explica como é que são determinadas as massas dos planetas: "Os planetas TRAPPIST-1 estão tão próximo uns dos outros que interferem entre si gravitacionalmente, por isso os momentos em que passam em frente à sua estrela progenitora variam ligeiramente. Estas variações dependem das massas dos planetas, das suas distâncias e de outros parâmetros orbitais. Com um modelo de computador, simulamos as órbitas dos planetas até que os trânsitos calculados coincidissem com os valores observados, derivando assim as massas planetárias."
O membro da equipe Eric Agol fala da importância deste resultado: "Um dos objetivos deste tipo de estudo é determinar a composição de planetas semelhantes à Terra em tamanho e temperatura. A descoberta de TRAPPIST-1 e as capacidades únicas das infraestruturas do ESO no Chile e do Telescópio Espacial Spitzer da NASA tornaram este estudo possível - dando-nos assim o nosso primeiro vislumbre da composição de exoplanetas do tamanho da Terra!"
As medições das densidades, quando combinadas com modelos das composições dos planetas, sugerem que os sete planetas TRAPPIST-1 não são mundos rochosos estéreis. Parecem conter quantidades significativas de materiais voláteis, provavelmente água, correspondente, em alguns casos, a 5% da massa do planeta - uma quantidade enorme quando comparada com a Terra que tem apenas cerca de 0,02% de água relativamente à sua massa!
"Embora nos dêem importantes pistas sobre a composição planetária, as densidades não nos dizem nada sobre a habitabilidade do planeta. Apesar disso, o nosso estudo constitui um importante passo em frente no sentido de determinarmos se estes planetas poderão suportar vida," disse Brice-Olivier Demory, co-autor do estudo a trabalhar na Universidade de Berna.
TRAPPIST-1b e c - os planetas mais interiores - têm muito provavelmente núcleos rochosos e encontram-se rodeados por atmosferas muito mais espessas que a da Terra. TRAPPIST-1d é o planeta mais leve com cerca de 30% da massa da Terra. Os cientistas não sabem precisar se terá uma grande atmosfera, um oceano ou uma camada de gelo.
Os investigadores ficaram surpreendidos por TRAPPIST-1e ser o único planeta do sistema ligeiramente mais denso que a Terra, o que sugere que possa ter um núcleo de ferro mais denso e que não tem necessariamente que possuir uma atmosfera espessa, um oceano ou uma camada de gelo. O fato de TRAPPIST-1e parecer ser muito mais rochoso em termos que composição que os restantes planetas é algo que permanece um mistério. Em termos de tamanho, densidade e quantidade de radiação recebida da estrela, este é o planeta mais parecido com a Terra.
TRAPPIST-1f, g e h encontram-se suficientemente longe da estrela hospedeira para que a água se encontre gelada às suas superfícies. Se possuírem atmosferas finas, provavelmente não conterão as moléculas pesadas que encontramos na Terra, como, por exemplo, dióxido de carbono.
"É interessante notar que os planetas mais densos não são os que se encontram mais próximos da estrela e que os planetas mais frios não podem conter atmosferas densas," diz Caroline Dorn, co-autora do estudo a trabalhar na Universidade de Zurique, na Suíça.
O sistema TRAPPIST-1 continuará a ser alvo de intenso escrutínio no futuro com muitas infraestruturas no solo e no espaço, incluindo o ELT (Extremely Large Telescope) do ESO e o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA.
Os astrônomos trabalham também intensamente para procurar mais planetas em torno de estrelas vermelhas tênues como TRAPPIST-1. Como explica o membro da equipa Michaël Gillon: "Este resultado destaca o enorme interesse em explorar estrelas anãs ultrafrias próximas - como TRAPPIST-1 - para procurar planetas terrestres em trânsito. É exatamente este o objetivo do SPECULOOS, o nosso novo caçador de exoplanetas que está prestes a começar as operações no Observatório Paranal do ESO, no Chile."