Um tango observacional revela uma Super-Terra 🔭

Uma equipe internacional, com a participação da Universidade de Genebra (UNIGE) e do Polo de Pesquisa Nacional PlanetS, anuncia a descoberta de uma nova super-Terra orbitando uma estrela um pouco mais fria que o nosso Sol. Mais uma vez, o espectrógrafo de alta precisão ESPRESSO — projetado e desenvolvido sob a liderança da UNIGE — possibilitou essa descoberta.


A densidade deste planeta, batizado de TOI-512 b, é 1,02 vezes a da Terra. Seus parâmetros físicos o colocam na zona de transição entre planetas gasosos e rochosos. Um dos grandes desafios da astrofísica moderna é entender os mecanismos de formação e evolução que levam ao surgimento de planetas gasosos ou rochosos. Este trabalho foi publicado na revista Astronomy & Astrophysics.

Para detectar exoplanetas, os astrônomos dispõem principalmente de dois métodos: o dos trânsitos e o das velocidades radiais. O primeiro consiste em observar a diminuição de brilho causada pela passagem de um planeta diante de sua estrela. O segundo mede as variações na velocidade da estrela induzidas pela presença do planeta.

Este último método requer observar as estrelas uma a uma com um espectrógrafo, o que demanda um tempo considerável de observação. Já o método dos trânsitos permite monitorar simultaneamente milhares de estrelas com um único telescópio, tornando-o muito mais eficiente para a detecção de exoplanetas.

Tais descobertas são essenciais para melhorar nossa compreensão dos mecanismos de formação e evolução planetária.

"Nas últimas duas décadas, vimos o método dos trânsitos ganhar vantagem", explica Mara Attia, pós-doutoranda do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE e coautora do estudo.

"No entanto, o método dos trânsitos gera muitos falsos positivos. Muitas vezes é necessário usar a outra técnica para confirmar a presença de um exoplaneta ao redor de uma estrela. Além disso, ele também não permite medir a massa de um planeta, uma variável indispensável para estudar sua natureza. Nesse caso, é preciso recorrer ao método das velocidades radiais."


Assim, estabeleceu-se uma espécie de tango observacional entre os dois métodos. O método dos trânsitos produz muitos "candidatos" a planetas, que os espectrógrafos ao redor do mundo se encarregam de confirmar, determinando também a massa desses novos exoplanetas.

A precisão do ESPRESSO

Um dos programas de trânsito mais prolíficos atualmente é o telescópio espacial TESS, que, desde seu lançamento em 2018, forneceu mais de 7.000 candidatos a exoplanetas. Já para as medições de velocidades radiais, o ESPRESSO, cuja concepção e construção foram lideradas pela UNIGE, continua sendo o espectrógrafo mais preciso do mundo. Um de seus programas de observação, o "Grupo de Trabalho nº 3 (WG3), acompanhamento do TESS", é dirigido pelo Departamento de Astronomia da UNIGE. Sua missão é confirmar a natureza planetária dos candidatos identificados pelo TESS, com o objetivo científico de entender melhor a transição entre planetas rochosos e gasosos.

Super-Terra ou mini-Netuno

Em nosso sistema solar, os maiores planetas rochosos são a Terra e Vênus. Os menores planetas gasosos são Urano e Netuno, com massas respectivamente 14,5 e 17,1 vezes maiores que a da Terra. Nosso sistema solar não possui nenhum planeta intermediário entre a Terra e Urano. No entanto, a análise da população de exoplanetas mostra que planetas com massa entre 3 e 10 vezes a da Terra estão entre os mais abundantes de nossa galáxia.

Na ausência de um conhecimento preciso de sua natureza, eles são classificados em duas categorias: super-Terras, quando sua densidade é próxima à da Terra (provavelmente rochosas), e mini-Netunos, quando sua densidade se aproxima da de Netuno (provavelmente gasosos).

Anos de trabalho para um novo planeta

Exoplanetas estão por toda parte. É muito provável que cada estrela tenha seu conjunto de planetas, com uma grande proporção de super-Terras ou mini-Netunos. No entanto, cada descoberta representa um desafio e requer anos de trabalho. O novo exoplaneta detectado pelo ESPRESSO, TOI-512 b, não é exceção. Sua detecção exigiu 72 dias de observações contínuas com o TESS ao longo de mais de dois anos, 37 noites de observações com o ESPRESSO em oito meses, seguidos por longos meses de análise rigorosa por uma equipe internacional.

Um cubo de 1 cm de lado do material de TOI-512 b pesa 5,62 gramas, valor próximo ao da Terra (5,51 gramas). Trata-se, portanto, de uma super-Terra, com massa 3,5 vezes a da Terra e raio 1,5 vezes maior. Ela orbita sua estrela do tipo K, um pouco mais fria (5000 °C) que o nosso Sol, em pouco mais de 7 dias terrestres. Entre a população de exoplanetas, esses valores físicos colocam TOI-512 b na zona de transição entre planetas rochosos e gasosos.

"A precisão do ESPRESSO foi fundamental para caracterizar a composição de TOI-512 b. É uma pequena contribuição para a já longa lista de planetas conhecidos, mas descobertas como essa são essenciais para melhorar nossa compreensão dos mecanismos de formação e evolução planetária. Serão necessárias muitas outras para transformar nossas hipóteses em certezas científicas", conclui José Rodrigues, doutorando no Instituto de Astrofísica do Porto e primeiro autor da descoberta.