A busca por vida fora do sistema solar muitas vezes parece impossivelmente remota. Muitos planetas promissores orbitam estrelas tão distantes, ou tão próximas das suas estrelas no céu, que mesmo saber da sua existência é uma conquista tecnológica. GJ 251 c difere em um aspecto importante. Está perto.
Em um artigo aceito pelo The Astronomical Journal, Corey Beard e colegas relatam a descoberta GJ 251cUma candidata a super-Terra está orbitando na zona habitável de uma estrela anã vermelha a cerca de 5,5 parsecs de distância. Isso equivale a cerca de 18 anos-luz, perto o suficiente para que o planeta possa se tornar um dos melhores alvos no céu do norte para imagens diretas do futuro de um mundo potencialmente rochoso em uma órbita temperada.
Vale a pena levar a descoberta a sério, mas não deve ser lida como a palavra final. O planeta é um candidato detectado por medições de velocidade radial, e não um mundo que foi fotografado. Seu raio não é conhecido. A sua atmosfera, se existir, não foi detectada. Ninguém encontrou água, ar ou vida lá. O que o artigo mostra é que um sinal semelhante a um planeta está na órbita correta em torno de uma pequena estrela próxima, com uma massa mínima que a coloca num regime terrestre razoável.
Por que a distância muda o problema?
Dezoito anos-luz ainda estão além do alcance de qualquer espaçonave inimaginável. Mas para os telescópios, a distância é diferente. Um sistema planetário próximo espalha-se mais pelo céu do que um sistema idêntico mais distante. Essa separação angular pode fazer a diferença entre um planeta perdido no brilho da estrela e um planeta que um futuro telescópio possa distinguir daquela luz.
GJ 251 é uma anã vermelha, muito menor e mais fria que o Sol. A sua zona habitável fica mais próxima, porque a estrela emite menos energia. Isto geralmente dificulta a obtenção de imagens diretas, já que o planeta parece próximo da estrela. Mas a proximidade com o sistema ajuda. A equipe de descoberta argumenta que a próxima geração de telescópios da classe de 30 metros provavelmente será capaz de obter imagens de planetas terrestres na zona habitável de GJ 251, e que GJ 251 c é atualmente o melhor candidato para obter imagens de planetas terrestres na zona habitável no céu norte.
Essa afirmação não é uma promessa de fotografar amanhã. É uma afirmação sobre geometria, contraste e dispositivos futuristas. A estrela está próxima. A órbita do planeta é larga o suficiente em aparente isolamento para ser interessante. O planeta pode ser massivo o suficiente para ser detectado. Eles o mantêm em uma pequena lista de ingredientes.
Como o planeta foi encontrado?
GJ 251 c não foi observado passando na frente de sua estrela. Isto foi estimado a partir do movimento da estrela. A descoberta utilizou medições de velocidade radial, que detectam um planeta pela pequena atração gravitacional que ele exerce sobre a sua estrela hospedeira. À medida que um planeta orbita, a estrela se aproxima e se afasta da Terra, mudando um pouco seu espectro.
A equipe combinou medições de alta precisão do Habitable-Zone Planet Finder e do NEID com dados de arquivo de HIRES, CARMENES e SPIRou. Essa linha de base longa é importante porque as anãs vermelhas não são réguas de medição silenciosas. Manchas estelares, rotações e atividade magnética podem criar sinais que imitam ou distorcem assinaturas planetárias.
Os autores compararam, portanto, mais de 50 modelos que descrevem a atividade de planetas e estrelas. Eles também usaram análises dependentes da cor, porque o sinal de atividade pode variar com o comprimento de onda de uma forma que o movimento planetário real não deveria. Esta é uma das razões pelas quais o artigo usa uma linguagem cautelosa. GJ 251 c é apresentado como um candidato cujo sinal sobrevive a testes detalhados de atividade, e não como um mundo cujas propriedades já são conhecidas.
A duração relatada é de 53.647 dias. A massa mínima é de 3,84 massas terrestres, com uma incerteza de 0,75 massas terrestres. A massa mínima é um termo de velocidade radial. Como a inclinação da órbita em relação à Terra não é conhecida, a massa real pode ser maior. Ainda assim, o valor medido é pequeno o suficiente para que o planeta seja provavelmente mais rochoso do que uma Terra semelhante a Neptuno, com um envelope mais espesso.
O que “super-Terra” significa e o que não significa
O termo super-Terra frequentemente causa problemas. Significa não gostar do mundo. Isto significa mais massivo que a Terra, mas menor que um gigante gelado, ou pelo menos na faixa de massa comumente associada a esses planetas. Uma super-Terra pode ser rochosa, rica em água, rica em voláteis, sem ar, congelada, superaquecida ou geologicamente diferente da Terra em muitos aspectos.
Para GJ 251 c, o raio é desconhecido porque o planeta não foi observado transitando sua estrela. Sem o raio, os pesquisadores não conseguem calcular a densidade. Sem densidade, não se pode dizer com certeza se são rochosos. A massa mínima é encorajadora, mas não é uma medida de composição.
Os rótulos de zonas habitáveis também requerem cuidados. Uma zona habitável é uma região orbital onde, sob certas condições atmosféricas, pode existir água líquida na superfície do planeta. Não é um lago, uma nuvem ou uma garantia de vida. Um planeta pode situar-se na zona habitável e ainda assim ser estéril, sem ar, bloqueado pelas marés de formas prejudiciais, despojado das suas estrelas ou bloqueado sob o gelo.
GJ 251 c é a menor luz estelar que a Terra recebe do Sol, de acordo com a análise da descoberta. Se se tornará uma superfície congelada, uma superfície temperada ou qualquer outra coisa, depende da atmosfera do planeta, da rotação, das nuvens, da composição e da história geológica. Estes tentarão minimizar com precisão observações futuras desconhecidas.
Por que as anãs vermelhas são úteis e difíceis
As anãs vermelhas são atraentes na busca por planetas menores porque sua baixa massa facilita a detecção de sinais planetários. Um planeta terrestre atrai mais uma estrela pequena do que uma estrela semelhante ao Sol. A zona habitável está mais próxima, o que permite períodos orbitais mais curtos e mais oportunidades para medir os efeitos planetários.
Mas as anãs vermelhas trazem complicações. Muitos são magneticamente ativos, especialmente quando jovens. As explosões e a radiação de alta energia podem corroer a atmosfera ou alterar a química atmosférica. Um planeta em uma órbita de zona habitável próxima também pode ser bloqueado por maré, com um lado voltado para a estrela por longos períodos de tempo e o outro na escuridão. Os modelos climáticos mostram que tais planetas não são automaticamente inabitáveis, mas o problema é mais complicado do que colocar a Terra numa órbita pequena.
O GJ 251 é útil porque está próximo, é relativamente bem estudado e é silencioso o suficiente para realizar trabalhos em velocidade radial. No entanto, a mitigação de atividades é uma parte central do documento de descoberta. Os autores tiveram que separar o sinal semelhante ao do planeta do comportamento da própria estrela. Este é um desafio recorrente na busca por planetas anãs vermelhas.
O que a imagem direta pode revelar
A imagem direta seria um tipo diferente de evidência. Em vez de inferir o planeta a partir do puxão da estrela, um telescópio separaria a luz do planeta da luz da estrela. Para um pequeno planeta temperado, isto é extremamente difícil. A estrela é muito mais brilhante, o planeta está mais próximo dela no céu e a atmosfera da Terra acrescenta as suas próprias complicações para os telescópios terrestres.
Futuros telescópios gigantes poderão ser capazes de fazer casos de teste reais substanciais de GJ 251 ca. Uma primeira detecção direta poderia restringir a órbita e a luminosidade. Observações repetidas podem ajudar a determinar a fase, a refletância e possivelmente informações mais amplas sobre cores. A espectroscopia, se possível, teria recompensas profundas porque poderia sondar moléculas atmosféricas.
É aqui que a linguagem da água, do ar e da biologia entra na história. Um espectro poderia, em princípio, revelar gases como vapor de água, dióxido de carbono, metano, oxigênio ou ozônio, dependendo do comprimento de onda, da sensibilidade do instrumento e da atmosfera do planeta. A Nasa está surgindo Observatório de Mundos Habitáveis A literatura de planeamento enquadra este objectivo mais amplo como a caracterização espectral directa de planetas rochosos temperados, com potencial a longo prazo para detectar sinais de habitabilidade ou vida.
Mas nem um veredicto de gás. O oxigênio pode ter fontes não biológicas. O metano pode ser geológico. Vapor de água não significa oceanos. A biologia requer um padrão cuidadoso de evidências com contexto planetário e verificações de falsos positivos. O GJ 251 c pode eventualmente se tornar um alvo para esse tipo de trabalho, mas ainda não chegou lá.
O planeta é interessante porque é testável
A razão mais forte para se preocupar com o GJ 251 c é que ele definitivamente não é habitável. É que pode ser testado. Muitos candidatos a zonas habitáveis estão em conformidade com o papel, mas são difíceis de seguir. Estão demasiado distantes, demasiado ténues, demasiado perto da sua estrela, em aparente isolamento, ou detectáveis apenas através de sinais que não conduzem facilmente a estudos atmosféricos.
GJ 251 c está na categoria mais útil. Está perto. Ele orbita uma pequena estrela. Sua órbita projetada está na zona habitável. Sua massa mais baixa está na faixa da super-Terra. A equipe de descoberta argumenta que este poderia ser um dos melhores alvos para futuras campanhas de imagem direta do Norte.
Isso não torna a Terra 2.0. A frase seria prematura. O que as evidências atuais apoiam é uma afirmação mais comedida: é um candidato a planeta próximo, cuja geometria e massa fundamentais o tornam extraordinariamente atraente para a próxima fase de observação de exoplanetas.
Um ponto de interrogação próximo
A ciência dos exoplanetas passou por várias fases. Surgiu a primeira evidência de que existem planetas em torno de outras estrelas. Então as estatísticas mostram que os planetas são comuns. Depois veio a descoberta de pequenas Terras em órbitas temperadas. O próximo passo é mais difícil: estudar planetas rochosos individuais bem o suficiente para perguntar como eles realmente são.
GJ 251 c pertence a essa fase posterior. O planeta não está representado. Sua atmosfera não foi medida. Sua superfície, se houver, permanece desconhecida. Mas a sua intimidade transforma-o de um ponto de catálogo num potencial alvo futuro.
Portanto, a distância de 18 anos-luz é significativa. Não está perto o suficiente para viajar, mas está perto da luz. Futuros telescópios poderão ser capazes de separar essa luz das estrelas vizinhas e depois verificar se esta candidata a super-Terra tem uma atmosfera, se estão presentes características relacionadas com a água e se quaisquer padrões químicos justificam um termo mais difícil: vida.
