A nova “super-Terra” renova esperanças de encontrar vida fora do Sistema Solar

A confirmação de um exoplaneta rochoso, uma super-Terra, potencialmente habitável e situada a menos de 20 anos-luz da Terra, reabre o debate sobre a existência de vida noutros mundos. O planeta, designado GJ 251 c, apresenta características semelhantes às da Terra, embora com uma massa quase quatro vezes superior.

Uma nova esperança na procura por vida fora da Terra

A descoberta de uma possível “super-Terra” a menos de 20 anos-luz do nosso planeta oferece aos cientistas uma nova esperança na procura de outros mundos que possam albergar vida. A equipa de investigadores apelidou o exoplaneta, chamado GJ 251 c, de “super-Terra”, uma vez que os dados sugerem que é quase quatro vezes mais massivo do que a Terra e que é provável que seja um planeta rochoso.

Procuramos este tipo de planetas porque são a nossa melhor hipótese de encontrar vida noutro lugar. O exoplaneta está na zona habitável, a distância certa da sua estrela para que possa existir água líquida na sua superfície, caso tenha uma atmosfera adequada.

Disse Suvrath Mahadevan, professor de astronomia na Universidade do Estado da Pensilvânia e coautor de um artigo científico acerca da descoberta publicado na revista The Astronomical Journal.

Décadas de observações e tecnologia avançada

Durante décadas, a procura de planetas que possam albergar água líquida, e talvez vida, levou os astrónomos a conceber e a construir telescópios avançados e modelos computacionais capazes de detetar até os sinais mais ténues da luz das estrelas.

Mahadevan referiu que esta última descoberta foi o resultado de duas décadas de dados observacionais e oferece uma das perspetivas mais promissoras para a procura de sinais de vida noutros planetas.

O Habitable Zone Planet Finder (HPF), liderado pela Penn State, fornece as medições de maior precisão até hoje de sinais infravermelhos de estrelas próximas. Na foto: O instrumento HPF durante a instalação na sua câmara limpa no Telescópio Hobby Eberly, no Observatório McDonald. Crédito: Guðmundur Stefánssonn / Penn State. Creative Commons

O papel do Habitable-Zone Planet Finder

O exoplaneta foi encontrado usando dados do HPF (Habitable-Zone Planet Finder), um espetrógrafo de alta precisão no infravermelho próximo, um prisma complexo que separa os sinais da luz das estrelas, fixado ao Telescópio Hobby-Eberly no Observatório McDonald, no Texas.

Os investigadores da Penn State lideraram o projeto e a construção do HPF, concebido para detetar planetas semelhantes à Terra nas zonas habitáveis de estrelas próximas.

Chamamos-lhe ‘Habitable Zone Planet Finder’ porque estamos à procura de mundos que estejam à distância certa da sua estrela para que possa existir água líquida na sua superfície. Este tem sido o objetivo central deste estudo.

Esta descoberta representa um dos melhores candidatos na procura por assinaturas atmosféricas de vida noutros locais nos próximos cinco a dez anos.

Disse Mahadevan.

A análise que revelou a nova super-Terra

Mahadevan e os seus colegas fizeram a descoberta analisando uma vasta coleção de dados, abrangendo mais de 20 anos e recolhidos por telescópios de todo o mundo, centrando-se no ligeiro movimento, ou “oscilação”, da estrela hospedeira do planeta, GJ 251.

Esta “oscilação” consiste em pequenos desvios Doppler na luz da estrela causados pela gravidade de um planeta em órbita.

Usaram as observações de base para melhorar as medições da “oscilação” de um planeta interior anteriormente conhecido, GJ 251 b, que completa uma órbita em torno da estrela de 14 em 14 dias. Depois combinaram os dados da linha de base com novos dados de alta precisão do HPF para revelar um segundo sinal, mais forte, aos 54 dias, indicando que havia outro planeta, muito mais massivo, no sistema.

A equipa confirmou ainda o sinal do planeta usando o espetrómetro NEID, construído por investigadores da Penn State, que está ligado a um telescópio no Observatório Nacional de Kitt Peak, no Arizona.

Animação mostrando como a velocidade radial é medida, uma das maneiras pelas quais um planeta pode afetar a luz da sua estrela. (Alysa Obertas/Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0)

O desafio de distinguir sinais estelares

Estamos na vanguarda da tecnologia e dos métodos de análise com este sistema. Precisamos da próxima geração de telescópios para obter imagens diretas deste candidato, mas também precisamos de investimento comunitário.

Disse Corey Beard, autor do artigo científico, que conduziu a investigação enquanto se doutorava em astrofísica na Universidade da Califórnia, Irvine.

Segundo explicou Mahadevan, um dos maiores desafios para encontrar mundos distantes é o de separar o sinal planetário da atividade da própria estrela, uma espécie de clima estelar.

A atividade estelar, como as manchas estelares, pode imitar o movimento periódico de um planeta, dando a falsa impressão de um planeta onde não existe nenhum.

Para distinguir o sinal do ruído, os investigadores aplicaram técnicas avançadas de modelação computacional para analisar a forma como os sinais mudam em diferentes comprimentos de onda, ou cores, da luz.

Este é um jogo difícil em termos da tentativa de derrotar a atividade estelar, bem como de medir os seus sinais subtis, de extrair sinais ténues do que é essencialmente este ‘caldeirão’ magnetosférico e borbulhante de superfície estelar.

Explicou Mahadevan.

Investigação colaborativa e multidisciplinar

Explicou que a descoberta de exoplanetas como GJ 251 c requer instrumentos avançados e uma análise complexa de dados. O trabalho envolve colaborações entre múltiplas instituições e competências em todo o mundo e, mais importante ainda, requer um compromisso sustentado dos países que financiam a investigação — o que pode muitas vezes levar décadas até produzir resultados tangíveis.

Esta descoberta é um excelente exemplo do poder da investigação multidisciplinar na Penn State. A atenuação do ruído da atividade estelar exigiu não só instrumentação de ponta e acesso telescópico, mas também a personalização dos métodos de ciência de dados para as necessidades específicas desta estrela e da combinação de instrumentos.

A combinação de dados requintados e métodos estatísticos de ponta permitiu à nossa equipa interdisciplinar transformar os dados numa descoberta empolgante que abre caminho a futuros observatórios para procurar evidências de vida para lá do nosso Sistema Solar.

Afirmou Eric Ford, professor de astronomia e astrofísica e diretor de investigação do ICDS (Institute of Computational & Data Sciences).

O futuro da observação planetária

Embora não seja possível obter imagens do exoplaneta que a equipa descobriu com os instrumentos atuais, disse Mahadevan, a próxima geração de telescópios será capaz de analisar a atmosfera do planeta, o que poderá revelar sinais químicos de vida.

Estamos sempre concentrados no futuro. Quer se trate de garantir que a próxima geração de estudantes possa participar em investigação de ponta ou de conceber e construir novas tecnologias para detetar planetas potencialmente habitáveis.

Disse Mahadevan.

O exoplaneta recém-descoberto está perfeitamente posicionado para observação direta por tecnologia mais avançada. Mahadevan e os seus alunos já estão a planear a entrada em funcionamento de telescópios mais potentes, a nova geração de telescópios terrestres de 30 metros.

Equipados com instrumentos avançados, espera-se que os novos telescópios tenham a capacidade de obter imagens de planetas rochosos próximos nas zonas habitáveis das suas estrelas.

Embora ainda não possamos confirmar a presença de uma atmosfera ou de vida em GJ 251 c, o planeta representa um alvo promissor para exploração futura.

Fizemos uma descoberta excitante, mas ainda há muito mais para aprender sobre este planeta, a nova super-Terra!

Concluiu Mahadevan.