Os mistérios do Sistema Estelar Trappist-1

Por: Fenomenum Comentários: 0

Cientistas estudam o sistema estelar Trappist-1, que possui sete planetas, sendo quatro em sua zona habitável.


Neste artigo:


Introdução

Vá lá fora esta noite e olhe para Júpiter brilhando intensamente no sul. Agora olhe apenas para o lado direito e percorra 235 trilhões de milhas (378 trilhões de quilômetros) no cosmos. Aqui entre a cabeça de Peixes e o lado de Aquário está uma estrela indefinida chamada TRAPPIST-1, uma anã vermelha ultrafria descoberta em 1999.

TRAPPIST-1 foi praticamente esquecido até 2017, quando a NASA anunciou que hospedava o maior número de planetas do tamanho da Terra encontrados na zona habitável de uma única estrela até o momento. Caçadores de exoplanetas estão obcecados com TRAPPIST-1 desde então. Na última contagem, a vizinhança continha sete planetas, quase combinando com os oito encontrados em nosso próprio sistema solar. Mas TRAPPIST-1 é um espelho ou uma miragem? Poderia conter planetas parecidos com a Terra – e possivelmente vida – ou sua semelhança passageira com o sistema solar esconde planetas alienígenas com condições inóspitas?

Sugestão do Telescópio Espacial James Webb (Webb ou JWST), que os astrônomos de exoplanetas esperam revelar a verdadeira natureza deste sistema planetário único. Usando sua capacidade de caracterizar a atmosfera de um exoplaneta , recentemente comprovada no WASP-96b, o JWST está analisando cada um dos sete planetas em seu primeiro ano de operações e estamos à beira dos primeiros resultados.

Concepção artística da superfície do exoplaneta TRAPPIST-1f. (Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech)

 

Revelando TRAPPIST-1

A apenas 39 anos-luz da Terra – um vizinho próximo em termos cósmicos – a estrela TRAPPIST-1 não é parecida com o sol. A estrela tem cerca de um décimo da massa do sol e é tão larga quanto Júpiter . No entanto, é o que o orbita que deixa os caçadores de exoplanetas empolgados. Três planetas foram descobertos em 2016 por um telescópio belga no Observatório de La Silla, no Chile, chamado TRAPPIST — the Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope.

Essa descoberta foi mais do que confirmada pelo agora aposentado Telescópio Espacial Spitzer da NASA em 2017. “O Telescópio Espacial Spitzer desempenhou um papel gigantesco na descoberta do sistema TRAPPIST-1 e o JWST é o acompanhamento”, Nikole K. Lewis, cientista de exoplanetas na Cornell University, disse ao Space.com.

Spitzer passou 1.000 horas olhando para TRAPPIST-1 e foi capaz de nos dizer que havia sete planetas no sistema. O Spitzer também mediu a massa e o raio de cada mundo, o que permitiu cálculos básicos das densidades dos planetas, todos semelhantes aos da Terra. Os astrônomos estão ansiosos desde então.

Examinando suas atmosferas

“Sabemos que os planetas TRAPPIST-1 são feitos de material como a Terra”, disse Lewis. “Então eles podem ter atmosferas semelhantes à da Terra.”

Lewis co-liderou uma equipe que em 2018 usou o Telescópio Espacial Hubble para escanear as atmosferas dos planetas. “Não vimos nenhum sinal de atmosferas, mas sabemos que elas não têm grandes atmosferas fofas de hidrogênio e hélio que você poderia esperar”, disse Lewis. Tais atmosferas estão associadas a planetas gigantes gasosos como Saturno e Júpiter.

Mas o Hubble atingiu seus limites. Dica JWST. “O sistema TRAPPIST está há muito tempo no plano do JWST e, como o conhecemos há seis anos, pudemos realmente garantir que o estamos observando com o melhor das habilidades do JWST”, disse Lewis.

TRAPPIST-1: um sistema solar 2.0?

E os astrônomos passaram esse tempo aprendendo o máximo possível sobre os sete mundos TRAPPIST-1. Em 2018, um estudo sugeriu que seus planetas eram rochosos e que alguns poderiam ser mais úmidos que a Terra. Em 2021, outro estudo argumentou que provavelmente eram rochosos, embora menos densos que os planetas do nosso sistema solar.

O sistema TRAPPIST-1 provavelmente não é muito parecido com o sistema solar. Embora quatro dos sete planetas ocupem a zona habitável da estrela – perto o suficiente para ser quente o suficiente para hospedar água líquida – todos orbitam sua estrela mais perto do que Mercúrio faz com o sol.

Dado que a estrela é muito mais fraca que o nosso sol, isso pode não afetar muito as temperaturas, mas afeta drasticamente as condições dos planetas. Por exemplo, o planeta mais próximo, TRAPPIST-1b, orbita sua estrela em 1,9 dias terrestres. É um ano muito curto. Em TRAPPIST-1h, o mais distante, um ano leva apenas 19 dias. Além do mais, todos os planetas provavelmente estão bloqueados por maré, assim como a lua é para a Terra, então apenas um lado recebe a luz do dia.

Apesar dessas diferenças, TRAPPIST-1 continua sendo o principal alvo exoplanetário do JWST devido à sua diversidade de planetas rochosos. E embora seja um dos sistemas planetários mais estudados, os cientistas ainda acham que TRAPPIST-1 tem muito mais segredos a revelar.

O conceito deste artista retrata os sete exoplanetas rochosos de TRAPPIST-1. (Crédito da imagem: NASA-JPL/Caltech)

 

 

TRAPPIST-1 em trânsito

TRAPPIST-1 é o único sistema estelar que conhecemos com sete planetas potencialmente semelhantes à Terra, mas está longe de ser o sistema planetário mais próximo . Essa honra vai para Proxima Centauri, a 4,24 anos-luz da Terra.

Então, por que o fascínio pelo TRAPPIST-1, que é 10 vezes mais distante? “Proxima não transita e é de exoplanetas em trânsito que precisamos”, disse Lisa Kaltenegger, astrônoma da Cornell University, ao Space.com. Nossa linha de visão para o sistema TRAPPIST-1 é perfeita, e nossos telescópios podem ver seus sete planetas cruzando o disco da estrela.

“Os planetas em trânsito mais próximos nos fornecem o sinal com mais loops, e é por isso que o TRAPPIST-1 é um dos nossos sistemas favoritos”, disse Kaltenegger. Os astrônomos podem observar os planetas TRAPPIST-1 girando e girando.

Primeiro olhar do JWST

O JWST pode descobrir o que há nas atmosferas desses sete exoplanetas rochosos? O instrumento NIRSpec de Webb o torna o único telescópio capaz de identificar as assinaturas de moléculas como metano, dióxido de carbono e oxigênio – possíveis sinais de vida na superfície e pistas para a composição da atmosfera de um planeta. Depois de um trabalho promissor de decodificação dos gases presentes na atmosfera do WASP-39b, na semana passada os astrônomos finalmente tiveram um vislumbre do primeiro olhar do JWST no sistema TRAPPIST-1.

Ainda não foi revisado por pares ou publicado, mas em uma conferência na sede do JWST – o Space Telescope Science Institute em Baltimore – em 13 de dezembro, os cientistas discutiram os dados iniciais do telescópio de suas observações de TRAPPIST-1g, o segundo planeta mais distante da estrela.

Björn Benneke, astrônomo da Universidade de Montreal, no Canadá, mostrou que TRAPPIST-1g não possui uma atmosfera rica em hidrogênio. Olivia Lim, Ph.D. estudante da Universidade de Montreal, também apresentou um pôster com resultados semelhantes para TRAPPIST-1b (parte de um programa de reconhecimento de todos os planetas TRAPPIST-1), assim como Alexander Rathcke, astrônomo do Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, para observações de TRAPPIST -1c.

Portanto, nenhuma descoberta de manchete sobre qualquer planeta TRAPPIST-1 nas primeiras observações do JWST.

O que vem a seguir para o JWST?

Mas não desanime com a falta de revelações nesses primeiros resultados. Eles são sobre reconhecimento — entender como usar melhor a precisão do JWST e seus vários instrumentos.

“Essas primeiras observações nos levarão ao mesmo nível que chegamos com o Hubble, mais ou menos, mas saberemos como usar os instrumentos que queremos usar”, disse Lewis. “Serão necessárias várias observações com o JWST para construir os sinais de que precisamos e, com a longevidade do JWST, podemos continuar revisitando e aprendendo mais”.

Lewis estudará TRAPPIST-1e. “É aquele no meio da zona habitável que está mais próximo do tamanho da Terra”, disse ela.

Lembre-se, esta pesquisa é apenas sobre as atmosferas dos planetas. “Nós não começamos a perguntar sobre alienígenas provavelmente por alguns ciclos!” Lewis disse.

Mas a ciência exoplanetária não é feita isoladamente. Lewis está trabalhando com a Universidade de Montreal porque suas observações de TRAPPIST-1d e TRAPPIST-1f – dois dos outros planetas na zona habitável – juntos farão uma fascinante amostra comparativa.

“Ter Vênus, Terra e Marte em nosso próprio sistema solar realmente nos informou muito sobre por que a Terra é habitável, sobre o aquecimento global e o que poderia acontecer se a Terra fosse um pouco menor”, ​​disse Lewis.

O conceito deste artista mostra como pode ser o sistema planetário TRAPPIST-1.(Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech)

 

 

O futuro fundamental do TRAPPIST-1

Um dos planetas TRAPPIST-1 entrará para a história por hospedar a primeira atmosfera detectada de um planeta do tamanho da Terra além do nosso sistema solar. Os próximos meses, anos e décadas verão o sistema TRAPPIST-1 gradualmente revelado em detalhes requintados. Mas, além de descobrir a verdadeira natureza de seus sete planetas do tamanho da Terra, espere ver a vizinhança usada para conduzir alguma ciência exoplanetária fundamental.

“Seremos capazes de examinar a verdadeira influência da estrela em um planeta rochoso relativamente parecido com a Terra”, disse Kaltenegger, “e poderemos ver se nosso conceito de zona habitável realmente funciona na prática”.

Toda essa oportunidade vem das incríveis características de um sistema estelar notavelmente próximo. “Os planetas de TRAPPIST-1 são todos aproximadamente do mesmo tamanho, mas estão a distâncias diferentes de suas estrelas, então podemos explorá-los e pensar sobre os processos que os moldam”, disse Lewis. “É como se a natureza nos desse esse experimento de laboratório perfeito.”

 

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