A imagem de um artista de um exomoon semelhante à Terra orbitando um planeta gigante gasoso.
(Imagem: © NASA / JPL-Caltech)
No verão passado, os cientistas anunciaram que haviam descoberto o que poderia ser a primeira lua a ser vista fora do sistema solar. Mas novas pesquisas sobre a suposta evolução da lua questionam sua existência.
Se existir, é provável que a lua seja um objeto grande, do tamanho de Netuno, orbitando um planeta gigante de gás ainda maior. Mas o sistema pesado dificulta a compreensão de como ele pode ter se formado, disseram os pesquisadores.
Em julho de 2017, os cientistas anunciaram relutantemente a possível descoberta de um exomoon. Um planeta candidato identificado pelo telescópio Kepler da NASA revelou quedas desequilibradas na luz que flui da estrela do planeta, sugerindo a possibilidade de uma lua. Depois que o ex-caçador David Kipping, da Universidade de Columbia, em Nova York, solicitou tempo no Telescópio Espacial Hubble para acompanhar a atividade incomum, vários meios de comunicação investigaram a pesquisa. Isso levou Kipping e Alex Teachey, da Columbia, o principal cientista da descoberta em potencial, a anunciar a possibilidade de avistar pela primeira vez um exomônio.
René Heller, astrofísico do Instituto Max Planck, na Alemanha, aproveitou a oportunidade para analisar independentemente os dados do Kepler. Além de apresentar uma faixa de tamanho para a lua em potencial, Kepler 1625 b-i, ele também explorou seus possíveis métodos de formação. [As descobertas mais intrigantes do planeta alienígena de 2017]
"Acontece que o Kepler 1625 b-i não é, de fato, um bom candidato a uma exomuna", disse Heller ao Space.com por e-mail, apontando que a equipe de pesquisa original disse que apenas os dados do Kepler eram ambíguos. (É por isso que eles planejaram continuar usando o Telescópio Espacial Hubble.) Grande parte do problema decorre do fato de a estrela-mãe estar tão distante da Terra que parece fraca, resultando em baixa qualidade dos dados, disse Heller.
"O ponto principal é que o Kepler 1625 b-i é um dos melhores candidatos a exomoon até agora, mas ainda não é um bom candidato", disse Heller.
"Um pequeno sistema solar"
No sistema solar da Terra, as luas são bastante comuns; somente Mercúrio e Vênus não têm satélites rochosos ou gelados. Enquanto a maioria das luas do nosso sistema solar é inóspita à vida como a conhecemos, três são potencialmente habitáveis. A Europa de Júpiter contém um oceano líquido sob a crosta gelada da lua. Em torno de Saturno, a lua gelada Encélado também abriga um oceano, enquanto Titã poluído possui lagos de metano e etano que poderiam permitir a formação de um tipo de vida diferente daquele na Terra. Portanto, o único planeta habitável do sistema solar (Terra) é superado em número pelas luas potencialmente habitáveis do sistema.
Isso pode significar boas notícias para quem procura vida em luas ao redor de outras estrelas. Mesmo que poucos planetas sejam capazes de hospedar a vida como a conhecemos, suas luas podem se tornar habitáveis, disse Heller.
"No lado desafiador, as luas devem ser significativamente menores e mais leves que seus planetas", disse Heller. "Isso é simplesmente o que aprendemos com as observações das luas do sistema solar".
Como objetos com maior massa ou raio são mais fáceis de encontrar de longe, sejam planetas ou luas, que dificultam a localização dos satélites naturais, disse Heller.
Quando Kepler caça planetas, o faz observando a luz fluindo de uma estrela no que os cientistas chamam de curva de luz. (Kepler não estudou uma estrela de cada vez, mas examinou milhares de estrelas de uma vez.) Quando um planeta se move entre sua estrela e a Terra, a luz da estrela diminui, permitindo que os pesquisadores determinem o tamanho do planeta. Os pesquisadores observam várias passagens para determinar quanto tempo leva para o planeta orbitar sua estrela.
O que os pesquisadores originais notaram sobre um objeto, Kepler 1625 b, foi que ele continha um estranho mergulho secundário. Heller usou o conjunto de dados publicamente disponível de Kepler para estudar três trânsitos de um objeto do tamanho de Júpiter que se movia pela estrela, junto com alguns movimentos que poderiam ter sido causados por uma lua orbitando o objeto.
"Se, e somente se, essas manobras adicionais realmente se originam da Lua, é possível derivar a massa e o raio do planeta e da Lua a partir da dinâmica do sistema planeta-lua que pode ser derivada da curva da luz. ", Disse Heller.
Heller determinou que o objeto massivo poderia ser qualquer coisa, desde um planeta levemente mais massivo que Saturno até uma anã marrom, uma quase estrela não suficientemente massiva para provocar a fusão em seu núcleo, ou mesmo uma estrela de massa muito baixa (VLMS) que é um décimo da massa do sol. A lua proposta pode variar de um satélite de gás com massa terrestre a um companheiro de rocha e água sem atmosfera.
Heller concluiu que uma explosão de massa de Netuno em torno de um planeta gigante ou anã marrom de baixa massa não combinaria com a relação de escala de massa encontrada nas luas do nosso sistema solar. Enquanto a Terra e Plutão têm luas grandes em comparação com os tamanhos dos planetas, os gigantes de gás do sistema solar têm luas próximas de 0,01 a 0,03% do tamanho dos planetas, de acordo com o Laboratório de Habitabilidade Planetária da Universidade de Porto Rico.
Teorias anteriores previram que esse relacionamento deveria se estender a mundos maiores, parecendo descartar a existência do potencial exomoon. Por outro lado, um mini-Netuno em torno de uma anã marrom de alta massa ou um VLMS estaria mais de acordo com essa proporção, disse Heller. [De que é feita a lua?]
"Se o objeto em trânsito primário for uma estrela de massa muito baixa e se seu companheiro do tamanho de Netuno realmente existir, veríamos um minúsculo sistema solar em órbita em torno de uma estrela parecida com o Sol, a uma distância aproximada da Terra do Sol. Isso seria algo por si só! " Heller disse.
Mesmo sem o potencial para uma exuberância habitável, o minúsculo sistema solar poderia ajudar os cientistas a entender como os mundos se formam, disse ele.
"Se o objeto primário fosse uma [anã marrom] ou um VLMS com um grande companheiro, isso representaria uma ponte fascinante entre a formação do planeta em torno das estrelas e a formação da lua em torno de planetas gigantes", disse Heller.
Heller postou sua pesquisa no servidor de pré-impressão arXiv.
O nascimento das luas
Com as estimativas da lua e do planeta - ou estrela - em mãos, Heller decidiu ver como a lua poderia ter se formado.
"As luas no sistema solar servem como rastreadores da formação e evolução de seus planetas", disse ele no novo artigo. "Assim, pode-se esperar que a descoberta de luas em torno de planetas extra-solares possa dar idéias fundamentalmente novas sobre a formação e evolução de exoplanetas que não podem ser obtidos apenas por observações de exoplanetas".
Com isso em mente, Heller aplicou os três diferentes modelos de formação da lua no sistema solar ao novo potencial exomoon.
O primeiro foi o modelo de impacto, que descreve como os cientistas pensam que a lua da Terra se formou. Quando um grande corpo atingiu a Terra bilhões de anos atrás, os detritos escavados no planeta criaram um novo companheiro. Segundo Heller, uma característica peculiar desse modelo é a alta proporção de satélites para os planetas. Embora o tamanho grande da lua proposta em comparação com seu hospedeiro seja consistente com um impacto, ele expressou preocupação de que a massa do planeta ou estrela hospedeira seja muito maior do que a de qualquer planeta no sistema solar da Terra.
No segundo modelo de formação da lua, eles se desenvolvem a partir do gás e poeira que sobraram após o nascimento do planeta, e é assim que se pensa que a maioria das luas dos gigantes gasosos se formou. A proporção de escala de massa que mantém as luas muito menores que seus planetas é um resultado natural da formação da lua que ocorre no ambiente sem gás em torno de um planeta completo, escreveu Heller no jornal. Essa mesma relação torna improvável esse método de formação, disse ele.
"Se o companheiro em torno do Kepler 1625 b puder ser confirmado e ambos os objetos puderem ser validados como objetos gigantes de gás, seria difícil entender como esses dois planetas de gás poderiam ter se formado através de um impacto gigante ou acúmulo in situ em suas órbitas atuais ao redor da estrela ", escreveu Heller.
A possibilidade restante é que o mundo distante tenha capturado um objeto do tamanho de Netuno. Pensa-se que a lua de Netuno, Tritão e as duas luas marcianas tenham se formado dessa maneira. O exomoon poderia ter se formado originalmente com um companheiro do tamanho da Terra, antes de ser puxado para longe pela gravidade do objeto maior, disse Heller. Ele determinou que a captura de um objeto de massa de Netuno por Kepler 1625 b é possível na localização atual do planeta.
Ainda assim, embora essa captura seja possível em princípio, Heller disse ao Space.com que acha que o cenário é "muito improvável".
E, embora atualmente os cientistas se apegem a esses três cenários diferentes de formação da lua para planetas ao redor do sol da Terra, isso não significa que os satélites naturais não pudessem se formar de outra maneira, disse Heller.
"É possível que esse sistema tenha se formado através de um mecanismo que não vimos no sistema solar", disse Heller.
Ele sugeriu uma teoria alternativa, semelhante à da formação de um planeta gigante, na qual os dois objetos começaram como um sistema binário de planetas rochosos. O par poderia ter retirado gás do disco de material restante, como o processo pelo qual planetas gigantes se formam, com o futuro planeta consumindo mais gás do que sua futura lua. Ele alertou que isso era especulação e que os dois objetos podem não ser estáveis em longos períodos de tempo.
Ainda assim, se o tamanho de Netuno em torno do Kepler 1625 b for real, o novo sistema poderá fornecer uma visão intrigante da formação da lua fora do sistema solar, disse Heller.
Os dados do Kepler não são a única pesquisa disponível. Em outubro, Teachey e Kipping analisaram o sistema usando o Hubble. Os resultados dessas observações devem ser anunciados em breve.
Até então, no entanto, as coisas não parecem boas para o exomoon em potencial.
"A alegação extraordinária de um exomoon não é apoiada por evidências extraordinárias", disse Heller.
