Em fevereiro de 2017, uma equipe de astrônomos europeus anunciou a descoberta de um sistema de sete planetas orbitando a estrela TRAPPIST-1. Além do fato de que todos os sete planetas eram rochosos, havia o bônus adicional de três deles orbitando dentro da zona habitável do TRAPPIST-1. Desde então, vários estudos foram realizados para determinar se algum desses planetas poderia ou não ser habitável.
De acordo com esse objetivo, esses estudos se concentraram em saber se esses planetas têm ou não atmosferas, suas composições e seus interiores. Um dos estudos mais recentes foi conduzido por dois pesquisadores do Cool Worlds Laboratory da Columbia University, que determinaram que um dos planetas TRAPPIST-1 (TRAPPIST-1e) possui um grande núcleo de ferro - uma descoberta que pode ter implicações na habitabilidade deste planeta.
O estudo - intitulado "O TRAPPIST-1e tem um grande núcleo de ferro", que apareceu recentemente on-line - foi conduzido por Gabrielle Englemenn-Suissa e David Kipping, estudante de graduação e professor assistente de astronomia da Universidade de Columbia, respectivamente. Para o bem de seu estudo, Englemenn-Suissa e Kipping se aproveitaram de estudos recentes que colocaram restrições nas massas e raios dos planetas TRAPPIST-1.
Esses e outros estudos se beneficiaram do fato de o TRAPPIST-1 ser um sistema de sete planetas, o que o torna ideal para estudos de exoplanetas. Como o professor Kipping disse à Space Magazine por e-mail:
"É um laboratório maravilhoso para a ciência exoplanetária por três razões. Primeiro, o sistema possui sete planetas em trânsito. A profundidade dos trânsitos determina o tamanho de cada planeta, para que possamos medir com precisão o tamanho deles. Segundo, os planetas interagem gravitacionalmente um com o outro, levando a variações nos tempos dos trânsitos e estes foram usados para inferir as massas de cada planeta, novamente com uma precisão impressionante. Terceiro, a estrela é muito pequena, sendo uma anã M tardia, com cerca de um oitavo do tamanho do Sol, e isso significa que os trânsitos aparecem 8 ^ 2 = 64 vezes mais profundos do que seriam se a estrela fosse do tamanho do Sol. Então, temos muitas coisas trabalhando a nosso favor aqui. ”
Juntos, Englemann-Suissa e Kipping usaram medições de massa e raio dos planetas TRAPPIST-1 para inferir a fração mínima e máxima do raio central (CRF) de cada planeta. Isso se baseou em um estudo que eles haviam realizado anteriormente (junto com Jingjing Chen, candidato a PhD na Universidade de Columbia e membro do Cool Worlds Lab), no qual eles desenvolveram seu método para determinar a CRF de um planeta. Como Kipping descreveu o método:
“Se você conhece a massa e o raio com muita precisão, como o sistema TRAPPIST-1, pode compará-los com o previsto nos modelos teóricos da estrutura interior. O problema é que esses modelos geralmente compreendem quatro camadas possíveis, um núcleo de ferro, um manto de silicato, uma camada de água e um envelope leve e volátil (a Terra possui apenas os dois primeiros, sua atmosfera contribui desprezível para massa e raio). Portanto, quatro incógnitas e duas quantidades medidas são, em princípio, um problema irrestrito e insolúvel. ”
O estudo também levou em consideração o trabalho anterior de outros cientistas que tentaram restringir a composição química do sistema TRAPPIST-1. Nesses estudos, os autores assumiram que as composições químicas dos planetas estavam conectadas às da estrela, que podem ser medidas. No entanto, Englemann-Suissa e Kipping adotaram uma abordagem mais "agnóstica" e simplesmente consideraram as condições de contorno do problema.
"Dizemos essencialmente que, dada a massa e o raio, não há modelos com núcleos menores que X que possam explicar a massa e o raio observados", disse ele. “O núcleo pode ser maior que X, mas precisa ser pelo menos X, já que nenhum modelo teórico poderia explicar o contrário. Aqui, X corresponderia, portanto, ao que poderíamos chamar de fração mínima do raio do núcleo. Em seguida, jogamos o mesmo jogo para o limite máximo. ”
O que eles determinaram foi que o tamanho mínimo do núcleo de seis dos planetas TRAPPIST-1 era essencialmente zero. Isso significa que suas composições podem ser explicadas sem necessariamente ter um núcleo de ferro - por exemplo, um manto de silicato puro pode ser tudo o que existe. Mas no caso do TRAPPIST-1e, eles descobriram que seu núcleo deve compreender pelo menos 50% do planeta por raio e, no máximo, 78%.
Compare isso com a Terra, onde o núcleo interno sólido de ferro e níquel e o núcleo externo líquido de uma liga de ferro-níquel fundido compreendem 55% do raio do planeta. Entre o limite superior e inferior do CRF do TRAPPIST-1e, eles concluíram que ele deve ter um núcleo denso, provavelmente comparável ao da Terra. Essa descoberta pode significar que, de todos os planetas do TRAPPIST-1, e é o mais parecido com a Terra e provavelmente possui uma magnetosfera protetora.
Como Kipping indicou, isso pode ter implicações imensas quando se trata de caçar exoplanetas habitáveis e levar o TRAPPIST-1e ao topo da lista:
“Isso me deixa mais animado com o TRAPPIST-1e em particular. Esse planeta é um pouco menor que a Terra, fica bem na zona habitável e agora sabemos que tem um grande núcleo de ferro como a Terra. Também sabemos que ele não possui um envelope leve e volátil, graças a outras medições. Além disso, o TRAPPIST-1 parece ser uma estrela mais silenciosa que o Proxima, por isso estou muito mais otimista sobre o TRAPPIST-1e como biosfera potencial do que o Proxima b no momento. ”
Esta é certamente uma boa notícia à luz de estudos recentes que indicaram que o Proxima b provavelmente não é habitável. Entre sua estrela emitindo labaredas poderosas que podem ser vistas a olho nu com a probabilidade de que uma atmosfera e água líquida não sobrevivam por muito tempo em sua superfície, o exoplaneta mais próximo de nosso Sistema Solar não é atualmente considerado um bom candidato para encontrar um mundo habitável ou vida extraterrestre.
Nos últimos anos, Kipping e seus colegas também se dedicaram, e o Cool Worlds Laboratory, ao estudo de possíveis exoplanetas em torno do Proxima Centauri. Usando o satélite Microvariabilidade e Oscilação de Estrelas da Agência Espacial Canadense (MOST), Kipping e seus colegas monitoraram o Proxima Centauri em maio de 2014 e novamente em maio de 2015 para procurar sinais de planetas em trânsito.
Embora a descoberta de Proxima b tenha sido feita por astrônomos no ESO usando o Método da Velocidade Radial, esta campanha foi importante para chamar a atenção para a probabilidade de encontrar planetas terrestres e potencialmente habitáveis em torno de estrelas próximas do tipo M (anã vermelha). No futuro, Kipping e sua equipe também esperam realizar estudos sobre o Proxima b para determinar se ele possui uma atmosfera e determinar qual poderia ser sua CRF.
Mais uma vez, parece que um dos muitos planetas rochosos que orbitam uma estrela anã vermelha (e que está mais próxima da Terra) pode ser apenas o principal candidato para estudos de habitabilidade! Pesquisas futuras, que serão beneficiadas com a introdução de telescópios de próxima geração (como o Telescópio Espacial James Webb) sem dúvida revelará mais sobre esse sistema e sobre os mundos potencialmente habitáveis que possui.
