Uma equipe internacional de pesquisadores liderada por Charles Cadieux, Ph.D. estudante da Université de Montréal e membro do Institute for Research on Exoplanets (iREx), anunciou a descoberta do TOI-1452 b, um exoplaneta que orbita uma das duas pequenas estrelas de um sistema binário localizado na constelação de Draco a cerca de 100 anos da Terra.
O exoplaneta é um pouco maior em tamanho e massa do que a Terra e está localizado a uma distância de sua estrela, onde sua temperatura não seria nem muito quente nem muito fria para a existência de água líquida em sua superfície. Os astrônomos acreditam que poderia ser um "planeta oceânico", um planeta completamente coberto por uma espessa camada de água, semelhante a algumas das luas de Júpiter e Saturno.

Em um artigo publicado hoje no The Astronomical Journal , Cadieux e sua equipe descrevem as observações que elucidaram a natureza e as características deste exoplaneta único.

"Estou extremamente orgulhoso desta descoberta porque mostra o alto calibre de nossos pesquisadores e instrumentação", disse René Doyon, professor da Université de Montréal e diretor do iREx e do Observatoire du Mont-Mégantic (OMM). “É graças ao OMM, um instrumento especial projetado em nossos laboratórios chamado SPIRou, e um método analítico inovador desenvolvido por nossa equipe de pesquisa que conseguimos detectar este exoplaneta único”.

Foi o telescópio espacial TESS da NASA, que examina todo o céu em busca de sistemas planetários próximos ao nosso, que colocou os pesquisadores no rastro desse exoplaneta. Com base no sinal do TESS, que mostrou uma ligeira diminuição no brilho a cada 11 dias, os astrônomos previram um planeta cerca de 70% maior que a Terra.

Charles Cadieux pertence a um grupo de astrônomos que faz observações de acompanhamento de candidatos identificados pelo TESS para confirmar seu tipo e características de planeta. Ele usa PESTO, uma câmera instalada no telescópio do OMM que foi desenvolvida pelo professor David Lafrenière da Université de Montréal e seu Ph.D. estudante François-René Lachapelle.

"O OMM desempenhou um papel crucial na confirmação da natureza deste sinal e na estimativa do raio do planeta", explicou Cadieux. "Esta não foi uma verificação de rotina. Tivemos que ter certeza de que o sinal detectado pelo TESS foi realmente causado por um exoplaneta circulando TOI-1452, a maior das duas estrelas nesse sistema binário."

A estrela hospedeira TOI-1452 é muito menor que o nosso Sol e é uma das duas estrelas de tamanho semelhante no sistema binário. As duas estrelas orbitam uma à outra e estão separadas por uma distância tão pequena – 97 unidades astronômicas, ou cerca de duas vezes e meia a distância entre o Sol e Plutão – que o telescópio TESS as vê como um único ponto de luz. Mas a resolução do PESTO é alta o suficiente para distinguir os dois objetos, e as imagens mostraram que o exoplaneta orbita o TOI-1452, o que foi confirmado através de observações subsequentes de uma equipe japonesa.

Ingenuidade no trabalho

Para determinar a massa do planeta, os pesquisadores observaram o sistema com o SPIRou, um instrumento instalado no Telescópio Canadá-França-Havaí no Havaí. Projetado em grande parte no Canadá, o SPIrou é ideal para estudar estrelas de baixa massa, como TOI-1452, porque opera no espectro infravermelho, onde essas estrelas são mais brilhantes. Mesmo assim, foram necessárias mais de 50 horas de observação para estimar a massa do planeta, que se acredita ser quase cinco vezes a da Terra.

Os pesquisadores Étienne Artigau e Neil Cook, também do iREx da Université de Montréal, tiveram um papel fundamental na análise dos dados. Eles desenvolveram um poderoso método analítico capaz de detectar o planeta nos dados coletados com o SPIrou. “O método LBL [para linha por linha] nos permite limpar os dados obtidos com o SPIRou de muitos sinais de parasitas e revelar a assinatura fraca de planetas como o descoberto por nossa equipe”, explicou Artigau.

A equipe também inclui pesquisadores de Quebec Farbod Jahandar e Thomas Vandal, dois Ph.D. estudantes da Université de Montreal. Jahandar analisou a composição da estrela hospedeira, o que é útil para restringir a estrutura interna do planeta, enquanto Vandal estava envolvido na análise dos dados coletados com o SPIRou.

Um mundo aquático

O exoplaneta TOI-1452 b é provavelmente rochoso como a Terra, mas seu raio, massa e densidade sugerem um mundo muito diferente do nosso. A Terra é essencialmente um planeta muito seco; embora às vezes o chamemos de Planeta Azul porque cerca de 70% de sua superfície é coberta por oceano, a água na verdade representa apenas uma fração insignificante de sua massa - menos de 1%.

A água pode ser muito mais abundante em alguns exoplanetas. Nos últimos anos, os astrônomos identificaram e determinaram o raio e a massa de muitos exoplanetas com tamanho entre o da Terra e Netuno (cerca de 3,8 vezes maior que a Terra). Alguns desses planetas têm uma densidade que só pode ser explicada se uma grande fração de sua massa for composta de materiais mais leves do que aqueles que compõem a estrutura interna da Terra, como a água. Esses mundos hipotéticos foram apelidados de "planetas oceânicos".

“TOI-1452 b é um dos melhores candidatos a planeta oceânico que encontramos até hoje”, disse Cadieux. "Seu raio e massa sugerem uma densidade muito menor do que se esperaria para um planeta que é basicamente composto de metal e rocha, como a Terra."

Mykhaylo Plotnykov e Diana Valencia, da Universidade de Toronto, são especialistas em modelagem de interiores de exoplanetas. Sua análise do TOI-1452 b mostra que a água pode representar até 30% de sua massa, uma proporção semelhante à de alguns satélites naturais em nosso Sistema Solar, como as luas de Júpiter Ganimedes e Calisto, e as luas de Saturno Titã e Encélado .

Continua…

Um exoplaneta como o TOI-1452 b é um candidato perfeito para observação adicional com o Telescópio Espacial James Webb, ou Webb abreviado. É um dos poucos planetas temperados conhecidos que exibem características consistentes com um planeta oceânico. Está perto o suficiente da Terra para que os pesquisadores possam estudar sua atmosfera e testar essa hipótese. E, por um golpe de sorte, está localizado em uma região do céu que o telescópio pode observar o ano todo.

"Nossas observações com o Telescópio Webb serão essenciais para entender melhor o TOI-1452 b", disse Doyon, que analisou a concepção do componente NIRISS de James Webb. "Assim que pudermos, reservaremos tempo no Webb para observar este mundo estranho e maravilhoso."

O artigo "TOI-1452 b:SPIrou e TESS revelam uma super-Terra em uma órbita temperada transitando por uma anã M4" foi publicado em 12 de agosto de 2022 no The Astronomical Journal . Além de Charles Cadieux, René Doyon, Étienne Artigau, Neil Cook, Farbod Jahandar e Thomas Vandal no iREx da Université de Montréal, a equipe de pesquisa inclui Nicolas B. Cowan (iREx, MSI, McGill, Canadá); Björn Benneke, Stefan Pelletier e Antoine Darveau-Bernier (iREx, UdeM, Canadá); Ryan Cloutier, ex-membro do iREx (Harvard, EUA); e coautores da Universidade de Toronto, França, Brasil, Estados Unidos, Japão, Espanha, Suíça, Portugal, Hungria, Alemanha e Crimeia. + Explorar mais

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