Um possível “super-Terra” localizado a menos de 20 anos-luz da Terra está renovando o otimismo dos pesquisadores na busca por planetas que possam abrigar vida. O novo mundo identificado, GJ 251 c, recebeu o rótulo de “super-Terra” porque dados atuais indicam que sua massa é quase quatro vezes a da Terra e é provavelmente um planeta rochoso.
“Procuramos por esses tipos de planetas porque eles são nossa melhor chance de encontrar vida em outros lugares”, disse Suvrath Mahadevan, Professor Verne M. Willaman de Astronomia na Penn State e coautor de um artigo recente na The Astronomical Journal. “O exoplaneta está na zona habitável ou na ‘Zona do Goldilocks’, a distância certa de sua estrela para que a água líquida possa existir em sua superfície, se ele tiver a atmosfera adequada.”
Duas Décadas de Observações Levam a um Avanço
Durante muitos anos, os astrônomos que buscam planetas capazes de abrigar água líquida desenvolveram telescópios e ferramentas de modelagem cada vez mais avançadas para detectar variações extremamente tênues na luz das estrelas. Segundo Mahadevan, esse novo resultado surgiu de mais de 20 anos de observações e representa uma das melhores oportunidades até agora para investigar um mundo potencialmente habitável.
O exoplaneta foi identificado usando dados do Habitable-Zone Planet Finder (HPF), um espectrômetro de alta precisão em luz infravermelha próxima que funciona como um prisma sofisticado para separar a luz das estrelas em seus componentes. O HPF está instalado no Telescópio Hobby-Eberly no Observatório McDonald, no Texas, e os pesquisadores da Penn State lideraram seu design e construção para apoiar a busca por planetas semelhantes à Terra que orbitam estrelas próximas.
“Chamamos isso de Habitable Zone Planet Finder, porque procuramos mundos que estão a uma distância adequada de sua estrela para que a água líquida possa existir em suas superfícies. Este tem sido o objetivo central desse levantamento”, comentou Mahadevan. “Essa descoberta representa um dos melhores candidatos na busca pela assinatura atmosférica de vida em outros lugares nos próximos cinco a dez anos.”
Detectando um Sutil Tremor Estelar
Mahadevan e sua equipe estudaram um grande conjunto de medições coletadas mundialmente durante duas décadas. Sua análise se concentrou no pequeno, mas mensurável “tremor” da estrela anfitriã, GJ 251, causado pelas forças gravitacionais de planetas em órbita. Esses movimentos aparecem como leves desvios Doppler na luz da estrela.
Primeiro, eles refinam as medições de um planeta interno já conhecido, GJ 251 b, que completa uma órbita a cada 14 dias. Ao combinar as observações de longo prazo com novos dados de alta precisão do HPF, os pesquisadores detectaram um sinal mais robusto que se repete a cada 54 dias, apontando para a presença de um segundo planeta mais massivo. A confirmação adicional veio do espectrômetro NEID, outro instrumento construído por pesquisadores da Penn State e operando no Observatório Kitt Peak, no Arizona.
“Estamos na vanguarda da tecnologia e dos métodos de análise com este sistema”, disse Corey Beard, autor correspondente do artigo, que realizou a pesquisa enquanto obtinha seu doutorado em astrofísica na Universidade da Califórnia, Irvine. “Precisamos da próxima geração de telescópios para obter imagens diretas deste candidato, mas o que também precisamos é de investimento comunitário.”
Superando a Atividade Estelar para Revelar Sinais Planetários
Uma das principais dificuldades na detecção de exoplanetas é separar o sinal de um planeta da própria atividade magnética da estrela, que Mahadevan comparou a uma forma de clima estelar. Manchas estelares e outras características da superfície podem imitar as variações periódicas produzidas por planetas em órbita, criando a ilusão de uma presença planetária. Para distinguir entre os dois, a equipe utilizou técnicas de modelagem avançadas que examinam como os sinais se comportam em diferentes cores de luz.
“Este é um jogo difícil, em termos de tentar superar a atividade estelar e medir seus sinais sutis, extraindo sinais leves do que é essencialmente essa superfície estelar, um caldeirão magnético borbulhante”, disse Mahadevan.
Ele observou que a detecção de planetas como GJ 251 c depende não só de equipamentos sofisticados, mas também de análises complexas e trabalho em equipe internacional. Projetos como esse requerem financiamento de longo prazo e coordenação, pois descobertas significativas podem levar décadas para emergir.
Colaboração e Ferramentas Avançadas Possibilitam a Descoberta
“Esta descoberta é um ótimo exemplo do poder da pesquisa multidisciplinar na Penn State”, explicou Eric Ford, professor distinto de astronomia e astrofísica e diretor de pesquisa do Instituto de Ciências Computacionais e de Dados (ICDS) da Penn State. “Mitigar o ruído da atividade estelar exigiu não apenas instrumentação de ponta e acesso a telescópios, mas também a personalização dos métodos de ciência de dados para as necessidades específicas desta estrela e combinação de instrumentos. A combinação de dados requintados e métodos estatísticos de última geração permitiu que nossa equipe interdisciplinar transformasse dados em uma descoberta emocionante, que abre caminho para futuros observatórios buscarem evidências de vida além do nosso sistema solar.”
Embora a tecnologia atual não consiga produzir imagens diretas de GJ 251 c, Mahadevan afirmou que telescópios futuros serão capazes de examinar a atmosfera do planeta, potencialmente revelando vestígios químicos de vida.
Preparando-se para Telescópios da Próxima Geração
“Estamos sempre focados no futuro”, disse ele. “Seja garantindo que a próxima geração de estudantes possa se envolver em pesquisas de ponta ou projetando e construindo novas tecnologias para detectar planetas potencialmente habitáveis.”
GJ 251 c está situado em uma posição que telescópios avançados futuros poderão estudar diretamente. Mahadevan e seus alunos já estão se preparando para a era dos telescópios de classe de 30 metros, que terão instrumentos capazes de obter imagens de planetas rochosos dentro das zonas habitáveis de suas estrelas.
“Embora ainda não possamos confirmar a presença de uma atmosfera ou vida em GJ 251 c, o planeta representa um alvo promissor para futuras explorações”, disse Mahadevan. “Fizemos uma descoberta emocionante, mas ainda há muito mais a aprender sobre este planeta.”
A Fundação Nacional de Ciências dos EUA, a NASA e a Heising-Simons Foundation apoiaram os aspectos desta pesquisa na Penn State.
