Uma equipe internacional de astrônomos liderados pela Universidade de Washington usou dados coletados pelo Telescópio Espacial Kepler para observar e confirmar detalhes do mais externo dos sete exoplanetas ou mordendo a estrela TRAPPIST-1.

Eles confirmaram que o planeta, TRAPPIST-1h, orbita sua estrela a cada 18,77 dias, está ligado em seu caminho orbital a seus irmãos e é extremamente frio. Longe de sua estrela hospedeira, o planeta provavelmente está inabitável - mas pode nem sempre ter sido assim.

O aluno de doutorado da UW, Rodrigo Luger, é o autor principal de um artigo publicado em 22 de maio na revista. Astronomia da Natureza .

"TRAPPIST-1h estava exatamente onde nossa equipe previu que estaria, "Disse Luger. Os pesquisadores descobriram um padrão matemático nos períodos orbitais dos seis planetas internos, o que era fortemente sugestivo de um período de 18,77 dias para o planeta h.

"Fiquei preocupado por um tempo que estávamos vendo o que queríamos ver. As coisas quase nunca são exatamente como você espera neste campo - geralmente há surpresas em cada esquina, mas teoria e observação combinaram perfeitamente neste caso. "

TRAPPIST-1 é uma pessoa de meia-idade, estrela anã ultra legal, muito menos luminoso que o sol e apenas um pouco maior que o planeta Júpiter. A estrela, que fica a quase 40 anos-luz ou cerca de 235 trilhões de milhas de distância na constelação de Aquário, é nomeado após os planetas em trânsito baseados na terra e o pequeno telescópio de planetesimais (TRAPPIST), a instalação que primeiro encontrou evidências de planetas ao seu redor em 2015.

A pesquisa TRAPPIST é liderada por Michael Gillon, da Universidade de Liège, Bélgica, que também é co-autor desta pesquisa. Em 2016, A equipe de Gillon anunciou a detecção de três planetas ou TRAPPIST-1 mordendo e este número foi aumentado para sete em um artigo de 2017 subsequente. Três dos planetas do TRAPPIST-1 parecem estar dentro da zona habitável da estrela, aquela faixa de espaço em torno de uma estrela onde um planeta rochoso poderia ter água líquida em sua superfície, dando uma chance à vida.

Esses exoplanetas são detectados quando transitam, ou passar na frente de, sua estrela hospedeira, bloqueando uma porção mensurável da luz. A equipe de Gillon foi capaz de observar apenas um único trânsito para TRAP-PIST-1h, o mais distante dos sete descendentes da estrela, antes dos dados analisados ​​pela equipe de Luger.

Luger liderou uma equipe de pesquisa internacional de várias instituições que estudou o sistema TRAPPIST-1 mais de perto usando 79 dias de dados de observação do K2, a segunda missão do Telescópio Espacial Kepler. A equipe foi capaz de observar e estudar quatro trânsitos do TRAPPIST-1h em sua estrela.

A equipe usou os dados do K2 para caracterizar ainda mais as órbitas dos outros seis planetas, ajuda a descartar a presença de outros planetas em trânsito, e determinar o período de rotação e o nível de atividade da estrela. Eles também descobriram que os sete planetas do TRAPPIST-1 aparecem ligados em uma dança complexa conhecida como ressonância orbital, onde seus respectivos períodos orbitais são matematicamente relacionados e influenciam ligeiramente uns aos outros.

"As ressonâncias podem ser difíceis de entender, especialmente entre três corpos. Mas existem casos mais simples que são mais fáceis de explicar, "Luger disse. Por exemplo, mais perto de casa, Luas de Júpiter Io, Eu-ropa e Ganimedes são definidos em uma ressonância 1:2:4, o que significa que o período orbital de Europa é exatamente o dobro de Io, e o de Ganimedes é exatamente o dobro do de Europa.

Esses relacionamentos, Luger disse, sugeriu que, ao estudar as velocidades orbitais de seus planetas vizinhos, eles poderiam prever a velocidade orbital exata, e, portanto, também o período orbital, de TRAP-PIST-1h antes mesmo das observações de K2. A teoria deles provou estar correta quando eles localizaram o planeta nos dados do K2.

A cadeia de ressonâncias de sete planetas do TRAPPIST-1 estabeleceu um recorde entre os sistemas planetários conhecidos, os titulares anteriores sendo os sistemas Kepler-80 e Kepler-223, cada um com quatro planetas ressonantes. As ressonâncias são "autocorretivas, "Luger disse, de forma que se um planeta fosse de alguma forma desviado do curso, iria travar de volta na ressonância. "Assim que você entrar nesse tipo de ressonância estável, é difícil escapar, " ele disse.

Tudo isso, Luger disse, indica que essas conexões orbitais foram forjadas no início da vida do sistema TRAPPIST-1, quando os planetas e suas órbitas não estavam totalmente formados.

"A estrutura ressonante não é coincidência, e aponta para uma história dinâmica interessante em que os planetas provavelmente migraram para o interior em etapas, "Luger disse." Isso torna o sistema um grande teste para a formação de planetas e teorias de migração. "

Isso também significa que, embora TRAPPIST-1h agora esteja extremamente frio - com uma temperatura média de 173 Kelvin (menos 148 F) - ele provavelmente passou várias centenas de milhões de anos em um estado muito mais quente, quando sua estrela hospedeira era mais jovem e mais brilhante.

"Podemos, portanto, estar olhando para um planeta que já foi habitável e, desde então, congelou, que é incrível de se contemplar e ótimo para estudos de acompanhamento, "Luger disse.

Luger disse que já trabalha com dados da missão K2 há algum tempo, pesquisando maneiras de reduzir o "ruído instrumental" em seus dados resultantes de rodas de reação quebradas - pequenos volantes que ajudam a posicionar a espaçonave - que podem sobrecarregar os sinais planetários.

"Observar TRAPPIST-1 com K2 foi uma tarefa ambiciosa, "disse Marko Sestovic, estudante de doutorado na Universidade de Berna e segundo autor do estudo. Além dos sinais estranhos introduzidos pela oscilação da espaçonave, a fraqueza da estrela na óptica (a faixa de comprimentos de onda onde K2 observa) colocou TRAPPIST-1h "perto do limite do que poderíamos detectar com K2, "disse ele. Para piorar as coisas, Sestovic disse, um trânsito do planeta coincidiu com um trânsito de TRAPPIST-1b, e um coincidiu com uma explosão estelar, aumentando a dificuldade da observação. "Encontrar o planeta foi muito encorajador, "Luger disse, "uma vez que mostrou que ainda podemos fazer ciência de alta qualidade com o Kepler, apesar dos desafios instrumentais significativos."

Os co-autores da UW de Luger são estudantes de doutorado em astronomia Ethan Kruse e Brett Morris, o pesquisador de pós-doutorado Daniel Foreman-Mackey e o professor Eric Agol (bolsista do Guggenheim). Agol separadamente ajudou a confirmar a massa aproximada dos planetas TRAPPIST-1 com uma técnica que ele e seus colegas desenvolveram chamada "variações de tempo de trânsito", que descreve os puxões gravitacionais dos planetas uns sobre os outros.

Luger disse que a relativa proximidade do sistema TRAPPIST-1 "torna-o um alvo principal para acompanhamento e caracterização com telescópios atuais e futuros, which may be able to give us information about these planets' atmospheric composition."