A super-Terra próxima pode ser nossa melhor chance de encontrar vida alienígena

“Procuramos estes tipos de planetas porque são a nossa melhor oportunidade de encontrar vida noutros lugares,” disse Suvrath Mahadevan, professor de astronomia Verne M. Willaman na Penn State e coautor de um artigo recente no O Jornal Astronômico. “O exoplaneta está na zona habitável ou na ‘Zona Cachinhos Dourados’, a distância certa da sua estrela onde a água líquida poderia existir na sua superfície, se tivesse a atmosfera certa.”

Duas décadas de observações levam ao avanço

Durante muitos anos, os astrónomos que procuram planetas capazes de albergar água líquida desenvolveram telescópios e ferramentas de modelação cada vez mais avançados para detectar variações extremamente ténues na luz das estrelas. De acordo com Mahadevan, este novo resultado surgiu de mais de 20 anos de observações e representa uma das maiores oportunidades até agora para investigar um mundo potencialmente habitável.

O exoplaneta foi identificado usando dados do Habitable-Zone Planet Finder (HPF), um espectrógrafo de infravermelho próximo de alta precisão que funciona como um prisma sofisticado para separar a luz das estrelas nos seus componentes. O HPF está instalado no Telescópio Hobby-Eberly no Observatório McDonald, no Texas, e os investigadores da Penn State lideraram o seu design e construção para apoiar a procura de planetas semelhantes à Terra orbitando estrelas próximas.

“Chamamos-lhe Localizador de Planetas de Zona Habitável, porque procuramos mundos que estejam à distância certa da sua estrela onde possa existir água líquida na sua superfície. Este tem sido o objetivo central dessa pesquisa,” disse Mahadevan. “Esta descoberta representa um dos melhores candidatos na busca de assinaturas atmosféricas de vida em outros lugares nos próximos cinco a dez anos.”

Detectando uma oscilação estelar sutil

Mahadevan e sua equipe estudaram um grande conjunto de medições coletadas em todo o mundo ao longo de duas décadas. A sua análise centrou-se na pequena mas mensurável “oscilação” da estrela hospedeira, GJ 251, causada pela atração gravitacional dos planetas em órbita. Esses movimentos aparecem como leves mudanças Doppler na luz da estrela.

Eles primeiro refinaram as medições de um planeta interior anteriormente conhecido, GJ 251 b, que completa uma órbita a cada 14 dias. Ao combinar as observações de longo prazo com novos dados HPF de alta precisão, os investigadores detectaram um sinal mais forte que se repete a cada 54 dias, apontando para a presença de um segundo planeta mais massivo. A confirmação adicional veio do espectrômetro NEID, outro instrumento construído por pesquisadores da Penn State e operando no Observatório Nacional Kitt Peak, no Arizona.

“Estamos na vanguarda da tecnologia e dos métodos de análise com este sistema”, disse Corey Beard, autor correspondente do artigo, que realizou a investigação enquanto fazia o seu doutoramento em astrofísica na Universidade da Califórnia, Irvine. “Precisamos da próxima geração de telescópios para obter imagens diretas deste candidato, mas também precisamos de investimento comunitário.”

Superando a atividade estelar para revelar sinais planetários

Uma das maiores dificuldades na detecção de exoplanetas é separar o sinal de um planeta da atividade magnética da própria estrela, que Mahadevan comparou a uma forma de clima estelar. As manchas estelares e outras características da superfície podem imitar as variações periódicas produzidas pelos planetas em órbita, criando a ilusão de uma presença planetária. Para distinguir entre os dois, a equipe utilizou técnicas avançadas de modelagem que examinam como os sinais se comportam em diferentes cores de luz.

“Este é um jogo difícil em termos de tentar derrotar a atividade estelar, bem como medir seus sinais sutis, provocando leves sinais do que é essencialmente este caldeirão magnetosférico espumoso de uma superfície estelar”, disse Mahadevan.

Ele observou que a detecção de planetas como GJ 251 c depende não apenas de equipamentos sofisticados, mas também de análises complexas e de trabalho em equipe internacional. Tais projectos requerem financiamento e coordenação a longo prazo porque descobertas significativas podem levar décadas a surgir.

Colaboração e ferramentas avançadas permitem descoberta

“Esta descoberta é um grande exemplo do poder da pesquisa multidisciplinar na Penn State”, disse Eric Ford, distinto professor de astronomia e astrofísica e diretor de pesquisa do Instituto de Ciências Computacionais e de Dados (ICDS) da Penn State. “A mitigação do ruído da atividade estelar exigiu não apenas instrumentação de ponta e acesso ao telescópio, mas também a personalização dos métodos de ciência de dados para as necessidades específicas desta estrela e combinação de instrumentos. A combinação de dados requintados e métodos estatísticos de última geração permitiu à nossa equipa interdisciplinar transformar os dados numa descoberta emocionante que abre caminho para futuros observatórios procurarem evidências de vida para além do nosso sistema solar.”

Embora a tecnologia atual não consiga produzir imagens diretas de GJ 251 c, Mahadevan disse que os próximos telescópios serão capazes de examinar a atmosfera do planeta, revelando potencialmente vestígios químicos de vida.

Preparando-se para telescópios de próxima geração

“Estamos sempre focados no futuro”, disse ele. “Seja isso garantir que a próxima geração de estudantes possa se envolver em pesquisas de ponta ou projetar e construir novas tecnologias para detectar planetas potencialmente habitáveis”.

O GJ 251 c está situado numa posição que futuros telescópios avançados poderão estudar diretamente. Mahadevan e os seus alunos já estão a preparar-se para a era dos telescópios terrestres de 30 metros, que transportarão instrumentos capazes de obter imagens de planetas rochosos dentro das zonas habitáveis ​​das suas estrelas.

“Embora ainda não possamos confirmar a presença de atmosfera ou vida em GJ 251 c, o planeta representa um alvo promissor para exploração futura”, disse Mahadevan. “Fizemos uma descoberta emocionante, mas ainda há muito mais para aprender sobre este planeta.”

A Fundação Nacional de Ciência dos EUA, a NASA e a Fundação Heising-Simons apoiaram os aspectos da Penn State desta pesquisa.