Em 2017, uma equipe internacional de astrônomos anunciou uma descoberta importante. Com base em anos de observações, eles descobriram que o sistema TRAPPIST-1 (uma anã vermelha do tipo M localizada a 40 anos-luz da Terra) continha nada menos que sete planetas rochosos. Igualmente emocionante foi o fato de que três desses planetas foram encontrados dentro da zona habitável da estrela (HZ), e que o próprio sistema teve 8 bilhões de anos para desenvolver a química para a vida.

Ao mesmo tempo, o fato de que esses planetas orbitam firmemente em torno de uma estrela anã vermelha levantou dúvidas de que esses três planetas poderiam manter uma atmosfera ou água líquida por muito tempo. De acordo com uma nova pesquisa de uma equipe internacional de astrônomos, tudo se resume à composição do disco de detritos a partir do qual os planetas se formaram e se havia ou não cometas por perto para distribuir água posteriormente.

A equipe responsável por esta pesquisa foi liderada por Sebastian Marino do Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) e incluiu membros da Universidade de Cambridge, a Universidade de Warwick, a Universidade de Birmingham, o Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) e o MPIA. O estudo que descreve suas descobertas apareceu recentemente no Avisos mensais da Royal Astronomical Society .

Em termos de como o sistema solar surgiu, astrônomos são de consenso geral de que se formou há 4,6 bilhões de anos a partir de uma nebulosa de gás, poeira e voláteis (também conhecido como hipótese nebular). Essa teoria afirma que esses elementos coalesceram primeiro no centro, passando por um colapso gravitacional para criar o sol. Hora extra, o resto do material formou um disco ao redor do sol que acabou se agregando para formar os planetas.

Dentro dos limites externos do sistema solar, os objetos que sobraram da formação se acomodaram em um grande cinturão contendo grandes quantidades de iceteróides - também conhecido como Cinturão de Kuiper. De acordo com a Teoria do Bombardeio Tardio, a água foi distribuída para a Terra e por todo o sistema solar por incontáveis ​​cometas e objetos gelados que foram arrancados deste cinturão e arremessados ​​para dentro.

Se o sistema TRAPPIST-1 tiver um Cinturão de Kuiper próprio, então é lógico que um processo semelhante estava envolvido. Nesse caso, perturbações gravitacionais teriam feito com que os objetos fossem chutados para fora do cinturão que então viajou em direção aos sete planetas para depositar água em suas superfícies. Combinado com as condições atmosféricas certas, os três planetas no HZ da estrela podem ter sido quantidades suficientes de água em suas superfícies.

Como o Dr. Marino explicou à Universe Today por e-mail:"A presença de um cinturão indica que um sistema tem um grande reservatório de voláteis e água. Este reservatório está normalmente localizado mais longe nas regiões frias de um sistema, Contudo, existem diferentes processos que podem trazer uma fração desse material rico em água para perto dos planetas HZ e entregar seu conteúdo. Encontrar um cinturão de cometas é uma indicação de que o reservatório existiu em primeiro lugar. "

Contudo, O Dr. Marino também incluiu a advertência de que a ausência de um cinturão ao redor das estrelas hoje não é prova de que um sistema não teria um suprimento adequado de água para sustentar a vida. É inteiramente possível que os sistemas que tinham esse cinturão inicialmente os tenham perdido após bilhões de anos de evolução devido a eventos dinâmicos. Também é possível que eles se tornem muito fracos para serem detectados, já que os cintos tornam-se naturalmente menos massivos e brilhantes com o tempo.

Para procurar um sinal de um exo-Cinturão de Kuiper ao redor do sistema TRAPPIST-1, a equipe se baseou em dados coletados pelo Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA). Esta matriz é conhecida por sua capacidade de detectar objetos que emitem radiação eletromagnética entre os comprimentos de onda infravermelho e de rádio com alto grau de sensibilidade.

Isso permite que o ALMA visualize grãos de poeira e elementos voláteis (como monóxido de carbono) que caracterizam as correias de detritos. Geralmente são muito fracos para serem vistos na luz visível, mas emitem radiação térmica por causa do calor que absorvem de suas respectivas estrelas. Apesar da sensibilidade do ALMA, a equipe não encontrou nenhuma evidência de um exo-Cinturão de Kuiper ao redor do TRAPPIST-1.

"Infelizmente, não detectamos isso em TRAPPIST-1, mas nossos limites superiores nos permitiram descartar que o sistema inicialmente tinha um cinturão maciço de grandes cometas a uma distância semelhante ao Cinturão de Kuiper, "disse o Dr. Marino." É possível, no entanto, que o sistema realmente se formou com tal cinto, mas foi completamente interrompido por uma instabilidade dinâmica no sistema. "

Eles concluíram ainda que o sistema TRAPPIST-1 poderia ter nascido com um disco planetário que era menor que 40 UA de raio e tinha menos de 20 massas terrestres de materiais. Além disso, eles teorizam que a maioria dos grãos de poeira no disco provavelmente foram transportados para dentro e usados ​​para formar os sete planetas que compõem o sistema planetário.

O Dr. Marino e seus colegas também usaram seu código de modelagem para examinar dados ALMA arquivados em Proxima Centauri e seu sistema de exoplanetas, que incluem o rochoso e potencialmente habitável Proxima be a recém-descoberta super-Terra Proxima c. Em 2017, Os dados do ALMA foram usados ​​para confirmar a existência de um cinturão de poeira fria e detritos ali, o que foi visto como uma possível indicação de que a estrela tinha mais exoplanetas.

Aqui também, seus resultados mostraram apenas limites superiores para a emissão de gás e poeira, o que implicaria que o disco jovem de Proxima Centauri tem cerca de um décimo da massa daquele que formou nosso sistema solar. Como o Dr. Marino explicou, este estudo levanta várias questões sobre sistemas estelares de baixa massa:

"Se continuarmos descobrindo que este tipo de sistema não tem cinturões cometários massivos, pode significar que todo o material usado para formar esses cometas foi usado em vez disso para formar e fazer crescer planetas mais próximos. É muito incerto o que isso significa para a composição desses planetas, uma vez que realmente depende de onde e como esses planetas se formaram. Só para apontar, este tipo de cinturão é encontrado em torno de ~ 20% das estrelas próximas que são como o sol ou massivas / mais brilhantes. Em torno de estrelas de baixa massa, isso tem sido muito mais desafiador, e só conhecemos alguns cinturões em torno das estrelas M. "

Isso pode ser devido a certas tendências que tornam mais fácil detectar cinturões mais quentes ao redor de estrelas mais brilhantes do que cinturões frios ao redor de estrelas do tipo M, Dr. Marino acrescenta. Também pode ser o resultado de alguma diferença intrínseca entre a arquitetura dos sistemas planetários em torno de estrelas semelhantes ao Sol (do tipo G ou mais brilhantes) e aqueles que orbitam em torno das anãs vermelhas.

Resumidamente, esses resultados deixam a questão de como a água foi transportada através dos sistemas estelares do tipo M um mistério. Ao mesmo tempo, eles encorajaram o Dr. Marino e seus colegas a aplicar suas técnicas a sistemas estelares mais jovens e próximos, a fim de refinar seus modelos e aumentar a probabilidade de detecções.

Esses esforços também se beneficiarão de novos telescópios baseados no espaço e na terra que estarão online nos próximos anos. "Espera-se que alguns telescópios de última geração sejam mais sensíveis, e, assim, detectar essas correias se elas estiverem realmente lá, mas não brilhante o suficiente para detectá-los com os telescópios atuais, "disse o Dr. Marino.

Tal como acontece com outras descobertas, esses resultados mostram como os estudos de exoplanetas fizeram a transição do processo de descoberta para o processo de caracterização. Com melhorias na instrumentação e metodologia, estamos começando a ver quão diversos e diferenciados outros tipos de sistemas estelares podem ser do nosso.