O observatório espacial Kepler fez algumas descobertas interessantes desde o início de sua missão, em março de 2009. Ao todo, as missões Kepler e K2 detectaram um total de 5.106 candidatos planetários e confirmaram a existência de 2.493 planetas.
Uma das últimas descobertas feitas com o Kepler é o EPIC 228813918 b, um planeta terrestre (rochoso) que orbita uma estrela anã vermelha a cerca de 264 a 355 anos-luz da Terra. Essa descoberta levanta algumas questões interessantes, pois é a segunda vez que um planeta com um período orbital ultra curto - completa uma única órbita em apenas 4 horas e 20 minutos - foi encontrado orbitando uma estrela anã vermelha.
O estudo, publicado recentemente on-line, foi conduzido por uma equipe internacional de cientistas oriundos de instituições do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), Instituto de Tecnologia de Tóquio e Instituto Astrofísica das Ilhas Canárias (IAC) a observatórios e universidades de todo o mundo.
Como a equipe indicou em seu estudo, a detecção desse exoplaneta foi feita graças aos dados coletados por inúmeros instrumentos. Isso incluiu dados espectrográficos do telescópio Subaru de 8,2 m e do telescópio Keck I de 10 m (ambos localizados em Mauna Kea, Havaí) e do Telescópio Óptico Nórdico (NOT) no Observatório Roque de los Muchachos em La Palma, Espanha.
Isso foi combinado com imagens salpicadas do telescópio WIYN de 3,5 m no Observatório Nacional Kitt Peak no Arizona, fotometria da missão K2 da NASA e informações de arquivo da estrela que remonta a mais de 60 anos. Depois de eliminar quaisquer outras explicações possíveis - como um binário eclipsante (EB) -, eles não apenas confirmaram o período orbital do planeta, mas também forneceram restrições sobre sua massa e tamanho. Como eles escreveram:
“Usando uma combinação de imagens de arquivo, imagens AO, medições de RV e modelagem de curvas de luz, mostramos que nenhum cenário binário eclipsante plausível pode explicar a curva de luz K2 e, assim, confirmar a natureza planetária do sistema. O planeta, cujo raio determinamos ser 0,89 ± 0,09 [raio da Terra] e que deve ter uma fração da massa de ferro maior que 0,45, orbita uma estrela de massa 0,463 ± 0,052 M e raio 0,442 ± 0,044 R. ”
Esse período orbital - quatro horas e 20 minutos - é o segundo mais curto de qualquer exoplaneta descoberto até hoje, sendo apenas 4 minutos mais longo que o de KOI 1843.03, que também orbita uma estrela do tipo M (anã vermelha). É também o mais recente de uma longa linha de exoplanetas recentemente descobertos que completam uma única órbita de suas estrelas em menos de um dia. Os planetas pertencentes a esse grupo são conhecidos como planetas de período ultra curto (USP), dos quais Kepler encontrou um total de 106.
No entanto, o que talvez seja mais surpreendente nessa descoberta é o quão massiva ela é. Embora eles não tenham medido a massa do planeta diretamente, suas restrições indicam que o exoplaneta tem um limite superior de 0,7 massas de Júpiter - o que resulta em mais de 222 massas terrestres. E, no entanto, o planeta consegue empacotar essa massa gigante de gás em um raio de 0,80 a 0,98 vezes o da Terra.
A razão disso, eles indicam, tem a ver com a composição aparente do planeta, que é particularmente rica em metais:
“Isso leva a uma restrição na composição, assumindo um núcleo de ferro e um manto de silicato. Determinamos a fração mínima da massa de ferro em 0,525 ± 0,075 (cf. 0,7 para KOI 1843,03), que é maior que a da Terra, Vênus ou Marte, mas menor que a de Mercúrio (aproximadamente 0,38, 0,35, 0,26 e 0,68, respectivamente; Reynolds & Summers 1969). ”
Por fim, a descoberta deste planeta é significativa por várias razões. Por um lado, a equipe indicou que as restrições impostas por seu estudo à composição do planeta poderiam ser úteis para ajudar a entender como surgiram nossos próprios planetas solares.
“Descobrir e caracterizar sistemas extremos, como planetas da USP como o EPIC 228813918 b, é importante, pois oferecem restrições às teorias de formação de planetas”, concluem. "Além disso, eles nos permitem começar a restringir sua estrutura interior - e potencialmente também a dos planetas de período mais longo, se eles demonstrarem ser uma única população de objetos".
Por outro lado, o estudo levanta algumas questões interessantes sobre os planetas da USP - por exemplo, por que os dois planetas de período mais curto foram encontrados orbitando estrelas anãs vermelhas. Uma possível explicação, eles afirmam, é que os planetas de curto período poderiam ter uma vida útil mais longa em torno dos anões M, já que seu decaimento orbital provavelmente seria muito mais lento. No entanto, eles são rápidos em advertir contra tirar conclusões preliminares antes que mais pesquisas sejam realizadas.
No futuro, a equipe espera realizar medições da massa do planeta usando o método da velocidade radial. Isso provavelmente envolveria um espectrógrafo de alta resolução de próxima geração, como o instrumento Doppler infravermelho (IFD) ou o instrumento CARMENES - que estão sendo construídos atualmente para o telescópio Subaru e o Observatório Calar Alto (respectivamente) para ajudar na busca por exoplanetas em torno de estrelas anãs vermelhas.
Uma coisa é clara, no entanto. Esta última descoberta é apenas mais uma indicação de que as estrelas anãs vermelhas são onde os caçadores de exoplanetas precisarão concentrar seus esforços nos próximos anos e décadas. Essas estrelas de baixa massa, ultra-legais e de baixa luminosidade são onde algumas das descobertas mais interessantes e extremas estão sendo feitas. E o que queremos aprender estudando-os promete ser mais profundo!
