.
Astrónomos liderados por uma equipa da Universidade de Montreal fizeram progressos importantes na compreensão do intrigante sistema exoplanetário TRAPPIST-1, que foi descoberto pela primeira vez em 2016, no meio de especulações de que algum dia poderia fornecer um lugar para os humanos viverem.
A nova investigação não só lança luz sobre a natureza de TRAPPIST-1 b, o exoplaneta que orbita mais próximo da estrela do sistema, como também mostra a importância das estrelas-mãe no estudo de exoplanetas.
Publicado em Cartas de diários astrofísicosas descobertas feitas por astrónomos do Instituto Trottier de Investigação sobre Exoplanetas (iREx) da UdeM e colegas no Canadá, no Reino Unido e nos EUA lançam luz sobre a complexa interação entre a atividade estelar e as características dos exoplanetas.
Captou a atenção
TRAPPIST-1, uma estrela muito menor e mais fria que o nosso Sol, localizada a aproximadamente 40 anos-luz de distância da Terra, chamou a atenção de cientistas e entusiastas do espaço desde a descoberta dos seus sete exoplanetas do tamanho da Terra, há sete anos. Estes mundos, compactados em torno da sua estrela, com três deles dentro da sua zona habitável, alimentaram esperanças de encontrar ambientes potencialmente habitáveis para além do nosso sistema solar.
Liderados pela estudante de doutorado do iREx, Olivia Lim, os pesquisadores empregaram o poderoso Telescópio Espacial James Webb (JWST) para observar TRAPPIST-1 b. Suas observações foram coletadas como parte do maior programa de Observadores Gerais (GO) liderado pelo Canadá durante o primeiro ano de operações do JWST. (Este programa também incluiu observações de três outros planetas no sistema, TRAPPIST-1 c, g e h.) TRAPPIST-1 b foi observado durante dois trânsitos – o momento em que o planeta passa em frente da sua estrela – usando o Instrumento NIRISS de fabricação canadense a bordo do JWST.
“Estas são as primeiras observações espectroscópicas de qualquer planeta TRAPPIST-1 obtidas pelo JWST, e esperamos por elas há anos”, disse Lim, o investigador principal do programa GO.
Ela e seus colegas usaram a técnica de espectroscopia de transmissão para observar mais profundamente o mundo distante. Ao analisar a luz da estrela central depois de ter passado pela atmosfera do exoplaneta durante um trânsito, os astrónomos podem ver a impressão digital única deixada pelas moléculas e átomos encontrados nessa atmosfera.
‘Apenas um pequeno subconjunto’
“Este é apenas um pequeno subconjunto de muitas outras observações deste sistema planetário único que ainda está por vir e será analisado”, acrescenta René Doyon, investigador principal do instrumento NIRISS e coautor do estudo. “Estas primeiras observações destacam o poder do NIRISS e do JWST em geral para sondar as finas atmosferas em torno dos planetas rochosos.”
A principal descoberta dos astrônomos foi o quão significativas são a atividade estelar e a contaminação ao tentar determinar a natureza de um exoplaneta. A contaminação estelar refere-se à influência das próprias características da estrela, como manchas escuras e fáculas brilhantes, nas medições da atmosfera do exoplaneta.
A equipa encontrou evidências convincentes de que a contaminação estelar desempenha um papel crucial na formação dos espectros de transmissão de TRAPPIST-1 b e, provavelmente, dos outros planetas do sistema. A atividade da estrela central pode criar “sinais fantasmas” que podem levar o observador a pensar que detectou uma molécula específica na atmosfera do exoplaneta.
Este resultado sublinha a importância de considerar a contaminação estelar ao planear observações futuras de todos os sistemas exoplanetários, dizem os cientistas. Isto é especialmente verdadeiro para sistemas como o TRAPPIST-1, uma vez que o sistema está centrado em torno de uma estrela anã vermelha que pode ser particularmente ativa com manchas estelares e eventos de erupção frequentes.
“Além da contaminação por manchas e fáculas estelares, vimos uma erupção estelar, um evento imprevisível durante o qual a estrela parece mais brilhante durante vários minutos ou horas,” disse Lim. “Esta explosão afetou a nossa medição da quantidade de luz bloqueada pelo planeta. Tais assinaturas de atividade estelar são difíceis de modelar, mas precisamos de as ter em conta para garantir que interpretamos os dados corretamente.”
Uma gama de modelos explorados
Com base nas observações coletadas do JWST, Lim e sua equipe exploraram uma série de modelos atmosféricos para TRAPPIST-1 b, examinando várias composições e cenários possíveis.
Eles descobriram que poderiam descartar com segurança a existência de atmosferas livres de nuvens e ricas em hidrogênio – em outras palavras, parece não haver nenhuma atmosfera clara e extensa em torno de TRAPPIST-1 b. No entanto, os dados não puderam excluir com segurança atmosferas mais finas, como aquelas compostas de água pura, dióxido de carbono ou metano, nem uma atmosfera semelhante à de Titã, uma lua de Saturno e a única lua do Sistema Solar com atmosfera própria. .
Estes resultados são geralmente consistentes com observações anteriores (fotométricas e não espectroscópicas) do JWST de TRAPPIST-1 b com o instrumento MIRI. O novo estudo também prova que o instrumento NIRISS do Canadá é uma ferramenta sensível e de alto desempenho, capaz de sondar atmosferas em exoplanetas do tamanho da Terra em níveis impressionantes.
.
