A busca por planetas extra-solares revelou algumas descobertas muito interessantes. Além dos planetas que são versões mais massivas de seus equivalentes solares (também conhecidos como Super-Júpiteres e Super-Terras), tem havido muitos planetas que ultrapassam a linha entre as classificações. E houve momentos em que as observações de acompanhamento levaram à descoberta de múltiplos sistemas planetários.
Certamente foi esse o caso do K2-18, um sistema estelar de anã vermelha localizado a cerca de 111 anos-luz da Terra na constelação de Leo. Usando o HARPS (High Accuracy Velocity Planet Searcher) do ESO, uma equipe internacional de astrônomos examinava recentemente um exoplaneta descoberto anteriormente neste sistema (K2-18b) quando notou a existência de um segundo exoplaneta.
O estudo que detalha suas descobertas - “Caracterização do sistema multi-planetário K2-18 com HARPS” - está programado para ser publicado na revista Astronomia e Astrofísica. A pesquisa foi apoiada pelo Conselho de Ciências Naturais e Pesquisa do Canadá (NSERC) e pelo Institute for Research on Exoplanets - um consórcio de cientistas e estudantes da Universidade de Montreal e da Universidade McGill.
Liderada por Ryan Cloutier, um estudante de doutorado no Centro de Ciências do Planeta da Universidade de Toronto e no Instituto de Pesquisa de Exoplanetas da Universidade de Montreal (iREx), a equipe incluiu membros da Universidade de Genebra, da Universidade Grenoble Alpes e da Universidade de Porto. Juntos, a equipe realizou um estudo do K2-18b na esperança de caracterizar esse exoplaneta e determinar sua verdadeira natureza.
Quando o K2-18b foi descoberto pela primeira vez em 2015, ele estava em órbita dentro da zona habitável da estrela (também conhecida como "Goldilocks Zone"). A equipe responsável pela descoberta também determinou que, dada a distância da estrela, a superfície de K2-18b recebia quantidades semelhantes de radiação que a Terra. No entanto, as estimativas iniciais do tamanho do planeta deixaram os astrônomos incertos sobre se o planeta era uma Super-Terra ou um mini-Netuno.
Por esse motivo, Cloutier e sua equipe procuraram caracterizar a massa do planeta, um passo necessário para determinar suas propriedades atmosféricas e composição a granel. Para esse fim, eles obtiveram medições de velocidade radial de K2-18 usando o espectrógrafo HARPS. Essas medidas permitiram colocar restrições de massa no exoplaneta descoberto anteriormente, mas também revelaram algo extra.
Como Ryan Cloutier explicou em uma declaração à imprensa da UTSc:
“Ser capaz de medir a massa e a densidade do K2-18b foi tremendo, mas descobrir um novo exoplaneta teve sorte e foi igualmente emocionante ... Se você consegue a massa e o raio, pode medir a densidade aparente do planeta e isso pode dizer você do que a maior parte do planeta é feita. ”
Essencialmente, suas medições de velocidade radial revelaram que K2-18b tem uma massa de cerca de 8,0 ± 1,9 massa terrestre e uma densidade aparente de 3,3 ± 1,2 g / cm³. Isso é consistente com um planeta terrestre (também conhecido como rochoso) com um invólucro gasoso significativo e uma fração de massa de água igual ou inferior a 50%. Em outras palavras, é uma Super-Terra com uma pequena atmosfera gasosa (como a Terra) ou "mundo da água" com uma espessa camada de gelo no topo.
Eles também encontraram evidências de uma segunda super Terra "quente" chamada K2-18c, que tem uma massa de 7,5 ± 1,3 massas terrestres, um período orbital de 9 dias e um eixo semi-principal aproximadamente 2,4 vezes menor que o K2-18b. Depois de reexaminar as curvas de luz originais obtidas de K2-18, eles concluíram que K2-18c não foi detectado porque possui uma órbita que não se encontra no mesmo plano. Como Cloutier descreveu a descoberta:
“Quando jogamos os dados pela primeira vez na mesa, estávamos tentando descobrir o que era. Você precisa garantir que o sinal não seja apenas ruído e precisa fazer uma análise cuidadosa para verificá-lo, mas ver que o sinal inicial era uma boa indicação de que havia outro planeta ... Não foi um momento eureka, porque ainda tínhamos que ir através de uma lista de verificação do que fazer para verificar os dados. Uma vez que todas as caixas foram marcadas, afundou que, uau, isso realmente é um planeta. ”
Infelizmente, o recém descoberto K2-18c orbita muito perto de sua estrela para ficar dentro da zona habitável. No entanto, a probabilidade de K2-18b ser habitável permanece provável, embora isso dependa de sua composição a granel. No final, este sistema se beneficiará de pesquisas adicionais que provavelmente envolverão o Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA - que está programado para ser lançado em 2019.
Essas pesquisas esperam resolver os mistérios mais recentes sobre este planeta, que é parecido com a Terra ou um "mundo da água". "Com os dados atuais, não podemos distinguir entre essas duas possibilidades", disse Cloutier. "Mas com o Telescópio Espacial James Webb (JWST), podemos sondar a atmosfera e ver se ela possui uma atmosfera extensa ou se é um planeta coberto de água".
Como explicou René Doyon - investigador principal do NIRISS (Imager Infravermelho Próximo e Espectrógrafo de Fenda), o instrumento da Agência Espacial Canadense a bordo do JWST e coautor do artigo -:
"Há muita demanda para usar este telescópio, então você precisa ser meticuloso ao escolher quais exoplanetas olhar. O K2-18b agora é um dos melhores alvos para estudos atmosféricos, chegando ao topo da lista ".
A descoberta desta segunda super-terra no sistema K2-18 é mais uma indicação de como os sistemas multi-planetários são predominantes em torno das estrelas do tipo M (anã vermelha). A proximidade deste sistema, que possui pelo menos um planeta com uma atmosfera espessa, também o torna adequado para estudos que ensinarão aos astrônomos mais sobre a natureza das atmosferas de exoplanetas.
Espere ouvir mais sobre esta estrela e seu sistema planetário nos próximos anos!
