p Ao pensar sobre as descobertas de exoplanetas semelhantes à Terra, o telescópio espacial Kepler imediatamente vem à mente. Ainda, não é só Kepler, mas também informações baseadas no solo do espectrógrafo HARPS-N, isso permitiu ao consórcio ETAEARTH obter informações sobre esses planetas com um grau de precisão nunca antes alcançado. p Uma iniciativa conjunta entre a Europa e os EUA, ETAEARTH (Medindo Eta_Earth:Caracterização de Sistemas Planetários Terrestres com Kepler, HARPS-N, e Gaia), foi encarregado de medir as massas dinâmicas de candidatos a planetas terrestres descobertos pela missão Kepler. O projeto foi entregue além das expectativas, sendo responsável pela maioria das descobertas de planetas semelhantes à Terra feitas nos últimos cinco anos.

p Dr. Alessandro Sozzetti, coordenador do projeto e pesquisador do Instituto Nacional de Astrofísica da Itália, discute os resultados do projeto.

p Há muitas pesquisas em andamento dedicadas aos análogos da Terra. O que faz o ETAEARTH se destacar?

p Ao longo dos cinco anos do projeto, A ETAEARTH combinou a fantástica precisão fotométrica das missões Kepler e K2 da NASA e a qualidade incomparável das medições de velocidade radial baseadas no solo com o espectrógrafo HARPS-N do Telescopio Nazionale Galileo (TNG) italiano nas Ilhas Canárias. O objetivo era determinar as propriedades físicas dos planetas extrasolares terrestres em órbita em torno de estrelas semelhantes em tamanho ou menores que o Sol, com precisão sem precedentes.

p Os cientistas da ETAEARTH tiveram uma vantagem considerável sobre outras equipes de pesquisa porque tivemos acesso a um programa conspícuo de Observações de Tempo Garantido (GTO) com HARPS-N @ TNG, para um total de 400 noites de observação ao longo de cinco anos. Um grande investimento de tempo de telescópio foi a chave para o sucesso espetacular do projeto.

p Qual é o valor agregado da combinação de dados KEPLER e HARPS-N?

p Kepler e K2 exploram a técnica de trânsitos planetários:eles medem a queda na luz de uma estrela quando um planeta a atravessa, revelando o tamanho do planeta. HARPS-N, por outro lado, mede mudanças na velocidade da estrela devido à atração gravitacional de um planeta em órbita, permitindo-nos determinar sua massa.

p A partir da combinação dessas duas observações, podemos calcular a densidade do planeta e determinar sua composição em massa (por exemplo, rochoso, rico em água, rico em gás, etc.) com alta precisão.

p Você pode nos contar mais sobre sua metodologia?

p A ETAEARTH selecionou cuidadosamente os candidatos a exoplanetas de pequeno raio Kepler e K2 com base em suas chances de ter suas massas medidas com precisão com o HARPS-N. Em seguida, projetamos estratégias de observação adaptativas feitas sob medida para cada sistema, dependendo, por exemplo, da magnitude do sinal buscado com HARPS-N e do período orbital do candidato.

p Depois que uma campanha de observação para um determinado alvo foi concluída, determinamos com precisão os parâmetros físicos fundamentais da estrela central - isto é, sua massa e raio - pois somente o conhecimento preciso dessas quantidades nos permite derivar estimativas precisas dos parâmetros planetários.

p A próxima etapa em nossa metodologia envolveu uma análise combinada sofisticada dos dados Kepler / K2 e HARPS-N disponíveis para derivar todos os parâmetros orbitais e físicos do sistema (para planetas únicos e múltiplos em trânsito). Finalmente, nossas medições de densidades planetárias foram comparadas com previsões da teoria para sustentar a composição real do (s) planeta (s).

p Quais foram as principais dificuldades que você enfrentou nesse processo e como as superou?

p O maior desafio que tivemos de enfrentar surgiu ao lidar com a atividade estelar. Este fenômeno, produzido principalmente por manchas na superfície da estrela que entram e saem do campo de visão conforme a estrela gira (assim como nosso Sol), introduz complicações na interpretação dos dados - particularmente aqueles coletados com HARPS-N. Às vezes, pode mascarar totalmente ou até mesmo imitar um sinal planetário. Então você acha que está vendo um planeta, mas, em vez disso, você está medindo com precisão a atuação da estrela!

p Nossa curva de aprendizado foi íngreme, mas finalmente conseguimos, usando uma abordagem dupla:primeiro, adaptamos nossas estratégias de observação com HARPS-N para ter certeza de que poderíamos amostrar os sinais estelares e planetários bem o suficiente. Com a melhor distribuição temporal possível de nossas observações, em seguida, desenvolvemos ferramentas de análise sofisticadas que nos permitiram separar efetivamente os sinais planetários e aqueles produzidos pela atividade estelar.

p Quais você diria que foram suas descobertas mais importantes?

p Pudemos aprender pela primeira vez sobre a física do interior desses objetos. Determinamos notavelmente com alta precisão (20 por cento ou melhor) a composição de 70 por cento dos planetas atualmente conhecidos com massas entre uma e seis vezes a da Terra e com uma composição rochosa semelhante à da Terra.

p Entre estes, descobrimos Kepler-78b, o primeiro objeto planetário que tem uma massa semelhante, raio e densidade para a Terra. Também encontramos os dois planetas rochosos em trânsito mais próximos, orbitando a estrela do tipo solar HD219134 a apenas 21 anos-luz de distância. Esta amostra dourada de planetas com parâmetros bem restritos nos permitiu inferir que todos os planetas densos com massas abaixo de seis massas terrestres (incluindo Terra e Vênus) são bem descritos exatamente pela mesma composição rochosa (em termos técnicos, a mesma proporção fixa de silicato de ferro para magnésio).

p Mais notavelmente, ETAEARTH fornece as primeiras restrições sobre a densidade de K2-3d, um planeta em um sistema de trânsito múltiplo que é semelhante à Terra em massa e orbita dentro da Zona Habitável da estrela conhecida até agora como a mais próxima em massa do Sol. K2-3d parece pertencer à ainda indescritível classe de 'mundos aquáticos', com uma densidade um pouco menor que a da Terra.

p Finalmente, usando informações da amostra completa de objetos encontrados pelo Kepler, determinamos que uma em cada cinco estrelas semelhantes ao solar hospeda um planeta semelhante à Terra, ou seja, um objeto com um tamanho semelhante ao da Terra orbitando dentro da Zona Habitável de sua estrela-mãe de tipo solar.

p Quais são seus planos de acompanhamento, caso existam?

p Nossos planos pós-ETAEARTH se concentrarão principalmente em explorar o enorme potencial que está prestes a ser liberado pelo novo e importante player na arena dos exoplanetas, A missão TESS da NASA que foi lançada com sucesso apenas algumas semanas atrás.

p O TESS encontrará planetas em trânsito na maior parte do céu observável com raios não muito maiores que os da Terra, e em torno de estrelas normalmente cinco a dez vezes mais brilhantes do que as observadas pelo Kepler. Alguns desses pequenos planetas orbitarão a distâncias da Zona Habitável de suas estrelas centrais (normalmente de massa menor que o Sol).

p Planejamos investir grandes quantidades de recursos de observação de ambos os hemisférios enquanto continuamos a usar o HARPS-N e o novo caçador de planetas europeu de ultra-alta precisão ESPRESSO no Very Large Telescope nos Andes chilenos para medir as massas e densidades dos melhores candidatos fornecidos pela TESS. Isso poderia aumentar drasticamente a amostra de alvos ideais passíveis de investigações de suas atmosferas.