Um planeta próximo do tamanho da Terra ficou muito mais misterioso

Dois artigos científicos recentes relatam as primeiras observações detalhadas do sistema TRAPPIST-1 feitas com o Telescópio Espacial James Webb da NASA. Esses estudos, publicados no Cartas de diários astrofísicosvêm de uma equipe de pesquisa que inclui Sukrit Ranjan, do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona. Os autores examinam cuidadosamente os dados recolhidos até agora e descrevem várias possibilidades plausíveis de como poderão ser a atmosfera e a superfície de TRAPPIST-1e.

Um terceiro artigo, no entanto, pede moderação. Embora as primeiras descobertas sejam encorajadoras e representem um passo importante para a compreensão de um dos exoplanetas potencialmente semelhantes à Terra mais próximos, Ranjan argumenta que são necessárias evidências mais fortes. Em particular, ele apela a estudos mais rigorosos para testar se TRAPPIST-1e realmente possui uma atmosfera e se os indícios de metano observados por James Webb vêm realmente do planeta, e não da sua estrela hospedeira.

Um sistema planetário compacto perto de casa

O sistema TRAPPIST recebe o nome da pesquisa que o identificou pela primeira vez – o “projeto Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope”. Esta família planetária fica a cerca de 39 anos-luz da Terra. Pode ser pensado como uma versão reduzida do nosso próprio sistema solar, uma vez que a estrela e todos os sete planetas caberiam confortavelmente dentro da órbita de Mercúrio. Lá os anos passam muito rapidamente: cada planeta TRAPPIST completa uma órbita ao redor da estrela em apenas alguns dias terrestres.

“A tese básica do TRAPPIST-1e é esta: se tiver atmosfera, é habitável”, disse Ranjan, que é professor assistente na LPL. “Mas neste momento, a questão de primeira ordem deve ser: ‘Existe mesmo uma atmosfera?'”

Como Webb procura uma atmosfera

Para investigar essa questão, a equipe usou o poderoso espectrógrafo de infravermelho próximo (NIRSpec) do Telescópio Espacial James Webb. Eles apontaram o instrumento para o sistema TRAPPIST enquanto TRAPPIST-1e transitava – ou seja, passava na frente – de sua estrela hospedeira. Durante um trânsito, parte da luz estelar passa por qualquer atmosfera ao redor do planeta e certos comprimentos de onda são absorvidos. Ao medir esta luz estelar filtrada, os astrónomos podem inferir quais gases estão presentes. A repetição deste processo ao longo de múltiplos trânsitos torna gradualmente mais nítida a imagem da química atmosférica do planeta.

Ao longo de quatro trânsitos do TRAPPIST-1e, a equipe viu leves indicações de metano. No entanto, TRAPPIST-1 é uma estrela anã M, com apenas cerca de um décimo do tamanho do Sol e um pouco maior que Júpiter. Como estrelas deste tipo têm propriedades físicas diferentes do nosso Sol, Ranjan observa que os cientistas devem ser especialmente cautelosos ao interpretar qualquer sinal planetário potencial.

“Embora o Sol seja uma estrela anã amarela brilhante, TRAPPIST-1 é uma anã vermelha ultrafria, o que significa que é significativamente menor, mais fria e mais escura que o nosso Sol”, explicou ele. “Frio o suficiente, na verdade, para permitir a presença de moléculas de gás em sua atmosfera. Relatamos indícios de metano, mas a questão é: ‘o metano é atribuível a moléculas na atmosfera do planeta ou na estrela hospedeira?'”

Sondando o mistério do metano

Para explorar essa questão, Ranjan e os seus colegas modelaram uma série de atmosferas possíveis para TRAPPIST-1e, concentrando-se em cenários ricos em metano. Eles então calcularam a probabilidade de cada caso, dados os dados de Webb. Na mais plausível das situações testadas, TRAPPIST-1e acabou por parecer bastante semelhante a Titã, a lua rica em metano de Saturno. Mesmo assim, a análise mostrou que este cenário continuava muito improvável.

“Com base no nosso trabalho mais recente, sugerimos que a sugestão de uma atmosfera relatada anteriormente é mais provável que seja ‘ruído’ da estrela hospedeira”, disse Ranjan. “No entanto, isto não significa que o TRAPPIST-1e não tenha atmosfera – apenas precisamos de mais dados.”

Ranjan também enfatiza que, apesar das suas capacidades notáveis, o Telescópio Espacial James Webb não foi construído tendo exoplanetas pequenos, do tamanho da Terra, como alvos principais.

“Ele foi projetado muito antes de sabermos que tais mundos existiam, e temos a sorte de poder estudá-los”, disse ele. “Existem apenas alguns planetas do tamanho da Terra para os quais poderia medir qualquer tipo de composição detalhada da atmosfera.”

Novas missões e técnicas no horizonte

Observações futuras podem ajudar a resolver as incertezas. Um esforço promissor é a missão Pandora da NASA, um pequeno satélite que está agora a ser desenvolvido e com lançamento previsto para o início de 2026. Liderado por Daniel Apai, professor de astronomia e ciências planetárias no Steward Observatory da U of A, Pandora destina-se especificamente a estudar atmosferas de exoplanetas e as suas estrelas hospedeiras. A sonda irá rastrear estrelas que hospedam planetas potencialmente habitáveis ​​antes, durante e depois dos trânsitos planetários, melhorando a capacidade dos cientistas de separar os efeitos estelares dos verdadeiros sinais atmosféricos.

Paralelamente, a equipa de investigação do TRAPPIST-1e está a trabalhar num programa mais amplo de observações e a aplicar novos métodos de análise que poderão finalmente esclarecer se o planeta tem atmosfera. Uma abordagem chave é conhecida como trânsito duplo. Neste método, os astrónomos observam a estrela nos momentos em que TRAPPIST-1e e TRAPPIST-1b, o planeta mais interno e sem ar do sistema, cruzam em frente da estrela ao mesmo tempo.

“Essas observações nos permitirão separar o que a estrela está fazendo do que está acontecendo na atmosfera do planeta – caso exista”, disse Ranjan.