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Com a ajuda do telescópio espacial CHEOPS, uma equipe internacional de astrônomos europeus conseguiu identificar claramente a existência de quatro novos exoplanetas. Os quatro mini-Netunos são menores e mais frios, e mais difíceis de encontrar do que os chamados exoplanetas de Júpiter Quente, que foram encontrados em abundância. Dois dos quatro artigos resultantes são liderados por pesquisadores da Universidade de Berna e da Universidade de Genebra, que também são membros do Centro Nacional de Competência em Pesquisa (NCCR) PlanetS.
O CHEOPS é uma missão conjunta da Agência Espacial Europeia (ESA) e da Suíça, sob a liderança da Universidade de Berna em colaboração com a Universidade de Genebra. Desde o seu lançamento em dezembro de 2019, as medições extremamente precisas do CHEOPS contribuíram para várias descobertas importantes no campo dos exoplanetas.
Os membros do NCCR PlanetS, Dr. Solène Ulmer-Moll, das Universidades de Berna e Genebra, e Dr. Hugh Osborn, da Universidade de Berna, exploraram a sinergia única do CHEOPS e do satélite da NASA TESS, a fim de detectar uma série de exoplanetas indescritíveis. Os planetas, chamados TOI 5678 b e HIP 9618 c, respectivamente, são do tamanho de Netuno ou ligeiramente menores com 4,9 e 3,4 raios terrestres. Os respectivos artigos acabam de ser publicados nas revistas Astronomia e Astrofísica e Avisos Mensais da Royal Astronomical Society. Publicação nos mesmos periódicos, dois outros membros da equipe internacional, Amy Tuson, da Universidade de Cambridge (Reino Unido) e o Dr. Zoltán Garai, do Observatório Astrofísico ELTE Gothard (Hungria), usaram a mesma técnica para identificar dois planetas semelhantes em outros sistemas.
A sinergia de dois satélites
O satélite CHEOPS observa a luminosidade das estrelas para capturar o leve escurecimento que ocorre quando, e se, um planeta em órbita passa na frente de sua estrela do nosso ponto de vista. Ao procurar por esses eventos de escurecimento, chamados de “trânsitos”, os cientistas conseguiram descobrir a maioria dos milhares de exoplanetas conhecidos por orbitar outras estrelas além do nosso Sol.
“O satélite TESS da NASA é excelente na detecção de trânsitos de exoplanetas, mesmo para os pequenos planetas mais desafiadores. No entanto, ele muda seu campo de visão a cada 27 dias para escanear rapidamente a maior parte do céu, o que o impede de encontrar planetas em órbitas mais longas. períodos”, explica Hugh Osborn. Ainda assim, o satélite TESS foi capaz de observar trânsitos únicos em torno das estrelas TOI 5678 e HIP 9618. Ao retornar ao mesmo campo de visão após dois anos, pôde observar novamente trânsitos semelhantes em torno das mesmas estrelas. Apesar dessas observações, ainda não foi possível concluir de forma inequívoca a presença de planetas ao redor dessas estrelas, pois as informações eram incompletas.
“É aqui que o CHEOPS entra em ação: concentrando-se em uma única estrela de cada vez, o CHEOPS é uma missão de acompanhamento perfeita para continuar observando essas estrelas para encontrar as informações que faltam”, complementa Solène Ulmer-Moll.
Um longo jogo de “esconde-esconde”
Suspeitando da presença de exoplanetas, a equipe CHEOPS projetou um método para evitar gastar tempo de observação cegamente precioso na esperança de detectar trânsitos adicionais. Eles adotaram uma abordagem direcionada com base nas poucas pistas fornecidas pelos trânsitos observados pelo TESS. Com base nisso, Osborn desenvolveu um software que propõe e prioriza períodos candidatos para cada planeta. “Nós então jogamos uma espécie de ‘esconde-esconde’ com os planetas, usando o satélite CHEOPS”, diz Osborn.
“Apontamos o CHEOPS para um alvo em um determinado momento e, dependendo se observamos um trânsito ou não, podemos eliminar algumas das possibilidades e tentar novamente em outro momento até que haja uma solução única para o período orbital”. Foram necessárias cinco e quatro tentativas, respectivamente, para que os cientistas confirmassem claramente a existência dos dois exoplanetas e determinassem que TOI 5678 b tem um período de 48 dias, enquanto HIP 9618 c tem um período de 52,5 dias.
Alvos ideais para o JWST
A história não termina aí para os cientistas. Com os períodos restritos recém-descobertos, eles puderam recorrer a observações terrestres usando outra técnica chamada velocidade radial, que permitiu à equipe determinar massas de 20 e 7,5 massas terrestres, respectivamente, para TOI 5678 b e HIP 9618 c. Com o tamanho e a massa de um planeta, sua densidade é conhecida e os cientistas podem ter uma ideia do que ele é feito. “Para mini-Netunos, no entanto, a densidade não é suficiente e ainda existem algumas hipóteses quanto à composição dos planetas: eles podem ser planetas rochosos com muito gás ou planetas ricos em água e com uma atmosfera muito húmida. ”, explica Ulmer-Moll. “Como os quatro exoplanetas recém-descobertos estão orbitando estrelas brilhantes, isso também os torna alvos de interesse primordial para a missão do Telescópio Espacial James Webb JWST, que pode ajudar a resolver o enigma de sua composição”, continua Ulmer-Moll.
A maioria das atmosferas de exoplanetas observadas até agora foram de Júpiteres quentes, que são exoplanetas muito grandes e quentes que orbitam perto de sua estrela-mãe. “Os quatro novos planetas que detectamos têm temperaturas muito mais moderadas de ‘apenas’ 217 a 277ºC. Essas temperaturas permitem que nuvens e moléculas sobrevivam, que de outra forma seriam destruídas pelo calor intenso dos Júpiteres Quentes. E podem potencialmente ser detectados por o JWST”, explica Osborn. De tamanho menor e com um período orbital mais longo do que os Júpiteres Quentes, os quatro planetas recém-detectados são um primeiro passo para a observação de planetas semelhantes à Terra em trânsito.
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