O primeiro exoplaneta foi descoberto pelo Programa Estratégico Subaru usando o espectrógrafo infravermelho IRD no Telescópio Subaru (IRD-SSP). Este planeta, Ross 508b, é uma super-Terra com cerca de quatro vezes a massa da Terra e está localizado perto da zona habitável. Tal planeta pode ser capaz de reter água em sua superfície e será um alvo importante para futuras observações para verificar a possibilidade de vida em torno de estrelas de baixa massa.
A pesquisa sobre exoplanetas, que tem feito grandes progressos nos últimos anos desde a descoberta de um planeta gigante em torno de uma estrela semelhante ao nosso sol, agora está se concentrando em anãs vermelhas, que têm massa menor que o nosso sol. As anãs vermelhas, que constituem três quartos das estrelas da nossa galáxia e existem em grande número nas proximidades do nosso sistema solar, são excelentes alvos para encontrar exoplanetas na nossa vizinhança. A descoberta desses exoplanetas próximos, com observações detalhadas de suas atmosferas e camadas superficiais, nos permitirá discutir a presença ou ausência de vida em ambientes muito diferentes dos do nosso sistema solar.

No entanto, as anãs vermelhas são muito fracas na luz visível devido à sua baixa temperatura de superfície de menos de 4.000 graus. Pesquisas anteriores de planetas usando espectrômetros de luz visível descobriram apenas alguns planetas em torno de anãs vermelhas muito próximas, como Proxima Centauri b. Em particular, anãs vermelhas com temperaturas de superfície abaixo de 3.000 graus (anãs vermelhas do tipo tardio) não foram sistematicamente pesquisadas por planetas. O método de trânsito, que detecta mudanças no brilho estelar à medida que um planeta cruza na frente de uma estrela, não requer tantos fótons quanto o método Doppler espectroscópico, então a busca por planetas em torno de anãs vermelhas usando o método de trânsito vem progredindo nos últimos anos . As pesquisas de planetas em trânsito com o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) podem detectar planetas terrestres em torno de anãs vermelhas relativamente pesadas (anãs vermelhas do tipo inicial).

Embora as anãs vermelhas sejam alvos importantes para estudar a vida no Universo, elas são difíceis de observar porque são muito fracas na luz visível. A fim de resolver as dificuldades envolvidas nas observações espectroscópicas de anãs vermelhas, uma busca planetária usando um espectrógrafo de alta precisão no infravermelho, onde as anãs vermelhas são relativamente brilhantes, é esperada há muito tempo. Por exemplo, o brilho do Sol visto a 30 anos-luz de distância é de cinco magnitudes na luz visível e três magnitudes na luz infravermelha. Por outro lado, as anãs vermelhas do tipo tardio mais leves são muito fracas na luz visível na magnitude 19, mas relativamente brilhantes no infravermelho na magnitude 11.

O Centro de Astrobiologia do Japão desenvolveu com sucesso o IRD (InfraRed Doppler instrument), o primeiro espectrógrafo infravermelho de alta precisão do mundo para telescópios da classe de 8 metros. O IRD montado no Telescópio Subaru pode detectar oscilações minúsculas na velocidade de uma estrela, aproximadamente a velocidade de uma pessoa andando.

O método de trânsito só pode detectar planetas cujas órbitas estão ao longo da linha de visão, enquanto o método Doppler pode detectar planetas independentemente de sua orientação em relação ao plano celeste. É também um método importante na medida em que pode determinar a "massa" de um planeta.

O Programa Estratégico IRD Subaru (IRD-SSP) para procurar planetas em torno de anãs vermelhas de tipo tardio começou em 2019. Esta é a primeira busca sistemática de planetas em torno de anãs vermelhas de tipo tardio e é um projeto internacional envolvendo cerca de 100 pesquisadores nacionais e internacionais. Durante os primeiros dois anos, foram realizadas observações de triagem para encontrar anãs vermelhas "estáveis" com baixo ruído, onde mesmo pequenos planetas podem ser detectados. As anãs vermelhas têm alta atividade de superfície, como erupções, e essa atividade de superfície pode causar mudanças na velocidade da linha de visão da estrela, mesmo que não existam planetas. Portanto, apenas anãs vermelhas estáveis ​​com baixa atividade superficial são alvos na busca por pequenos planetas semelhantes à Terra.

Atualmente, o projeto está em fase de observação intensiva de cerca de 50 promissoras anãs vermelhas do tipo tardio que foram criteriosamente selecionadas através da triagem.

O primeiro exoplaneta descoberto pelo IRD-SSP está localizado a cerca de 37 anos-luz da Terra, em torno de uma estrela anã vermelha chamada Ross 508, que tem um quinto da massa do Sol. Este é o primeiro exoplaneta descoberto por uma busca sistemática usando um espectrômetro infravermelho.

Para confirmar que a oscilação periódica de Ross 508 é de fato devido a um planeta, a equipe do IRD-SSP identificou vários indicadores de atividade estelar que poderiam produzir um falso-positivo de um planeta (por exemplo, mudanças no brilho estelar e na forma de alguma emissão linhas) e mostrou que o período desses indicadores é distintamente diferente do período planetário observado. Esta é uma tarefa mais difícil do que usar o método Doppler para confirmar candidatos planetários relatados anteriormente pelo método de trânsito, mas é um método essencial para detectar planetas não transitórios.

Este planeta, Ross 508b, tem uma massa mínima de apenas cerca de quatro vezes a da Terra. Sua distância média de sua estrela central é 0,05 vezes a distância Terra-Sol, e está localizada na borda interna da zona habitável. Curiosamente, é provável que o planeta tenha uma órbita elíptica, caso em que cruzaria para a zona habitável com um período orbital de cerca de 11 dias (Figuras 1 e 2).

Planetas na zona habitável podem reter água em suas superfícies e podem abrigar vida. Ross 508b será um alvo importante para futuras observações para verificar a possibilidade de habitabilidade em planetas ao redor de anãs vermelhas. Observações espectroscópicas de moléculas e átomos na atmosfera planetária também são importantes, enquanto os telescópios atuais não conseguem visualizar diretamente o planeta devido à sua proximidade com a estrela central. No futuro, será um dos alvos das buscas de vida por telescópios da classe de 30 metros.

Até agora, apenas três planetas eram conhecidos por orbitar estrelas de massa tão baixa, incluindo Proxima Centauri b. Espera-se que o IRD-SSP continue descobrindo novos planetas.

"Ross 508b é a primeira detecção bem-sucedida de uma super-Terra usando apenas espectroscopia no infravermelho próximo. por medições de velocidade de linha de visão de alta precisão em luz visível. Este estudo mostra que o IRD-SSP sozinho é capaz de detectar planetas e demonstra claramente a vantagem do IRD-SSP em sua capacidade de pesquisar com alta precisão mesmo para anãs vermelhas de tipo tardio que são muito fracas para serem observadas com luz visível", diz o Dr. Hiroki Harakawa (NAOJ Subaru Telescope), o principal autor do artigo de descoberta.

"Já se passaram 14 anos desde o início do desenvolvimento do IRD. Continuamos nosso desenvolvimento e pesquisa com a esperança de encontrar um planeta exatamente como Ross 508b. Esta descoberta foi possível graças ao alto desempenho instrumental do IRD, a grande abertura do Subaru Telescope e a estrutura estratégica de observações que permitiu a aquisição intensiva e frequente de dados. Estamos comprometidos em fazer novas descobertas." diz o professor Bun'ei Sato (Instituto de Tecnologia de Tóquio), o investigador principal do IRD-SSP.

Esses resultados apareceram como Harakawa et al. "A Super-Terra orbitando perto da borda interna da zona habitável em torno do M4.5-anão Ross 508" em Publicações da Sociedade Astronômica do Japão em 30 de junho de 2022. + Explorar mais

Descoberto exoplaneta Super-Terra orbitando estrela próxima