Em um alinhamento encantador de astronomia e matemática, cientistas do MIT e de outros lugares descobriram uma “Terra pi” – um planeta do tamanho da Terra que gira em torno de sua estrela a cada 3,14 dias, em uma órbita que lembra a constante matemática universal.
Os pesquisadores descobriram sinais do planeta em dados coletados em 2017 pela missão K2 do Telescópio Espacial Kepler da NASA. Ao se concentrar no sistema no início deste ano com SPECULOOS, uma rede de telescópios baseados em terra, a equipe confirmou que os sinais eram de um planeta orbitando sua estrela. E, de fato, o planeta parece ainda estar circulando sua estrela hoje, com um período semelhante ao pi, a cada 3,14 dias.
“O planeta se move como um relógio”, disse Prajwal Niraula, um estudante graduado no Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias (EAPS) do MIT, que é o principal autor de um artigo publicado hoje no Astronomical Journal , intitulado: “π Earth: um planeta do tamanho da Terra de 3,14 dias da cozinha do K2, servido quente pela equipe SPECULOOS. ”
“Todo mundo precisa de um pouco de diversão hoje em dia”, diz o co-autor Julien de Wit, sobre o título do artigo e a descoberta do próprio planeta pi.
Extração de planeta
O novo planeta é denominado K2-315b; é o 315º sistema planetário descoberto nos dados do K2 – apenas um sistema a menos de um lugar ainda mais fortuito na lista.
Os pesquisadores estimam que K2-315b tem um raio de 0,95 o da Terra, tornando-o quase do tamanho da Terra. Ele orbita uma estrela fria de baixa massa que tem cerca de um quinto do tamanho do sol. O planeta gira em torno de sua estrela a cada 3,14 dias, a uma velocidade impressionante de 81 quilômetros por segundo, ou cerca de 181.000 milhas por hora.
Embora sua massa ainda não tenha sido determinada, os cientistas suspeitam que o K2-315b seja terrestre, como a Terra. Mas o planeta pi provavelmente não é habitável, já que sua órbita estreita o aproxima o suficiente de sua estrela para aquecer sua superfície a até 450 kelvins, ou cerca de 350 graus Fahrenheit – perfeito, ao que parece, para assar torta de verdade.
“Isso seria muito quente para ser habitável no entendimento comum da frase”, diz Niraula, que acrescenta que a empolgação em torno deste planeta em particular, além de suas associações com a constante matemática pi, é que ele pode se revelar um candidato promissor para estudando as características de sua atmosfera.
“Agora sabemos que podemos minerar e extrair planetas de dados arquivados e, com sorte, não haverá planetas deixados para trás, especialmente esses realmente importantes que têm um alto impacto”, diz de Wit, que é professor assistente em EAPS, e um membro do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT.
Os co-autores do MIT de Niraula e de Wit incluem Benjamin Rackham e Artem Burdanov, junto com uma equipe de colaboradores internacionais.
Quedas nos dados
Os pesquisadores são membros do SPECULOOS, um acrônimo para The Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars, e nomeado para uma rede de quatro telescópios de 1 metro no deserto do Atacama do Chile, que varre o céu no hemisfério sul. Mais recentemente, a rede adicionou um quinto telescópio, o primeiro a ser localizado no hemisfério norte, chamado Artemis – um projeto que foi liderado por pesquisadores do MIT.
Os telescópios SPECULOOS são projetados para pesquisar planetas semelhantes à Terra em torno de anãs ultracool próximas – estrelas pequenas e fracas que oferecem aos astrônomos uma chance melhor de localizar um planeta em órbita e caracterizar sua atmosfera, já que essas estrelas não têm o brilho de estrelas muito maiores e mais brilhantes .
“Esses anões ultracool estão espalhados por todo o céu”, diz Burdanov. “Pesquisas terrestres direcionadas como SPECULOOS são úteis porque podemos observar esses anões ultracoolados um por um”.
Em particular, os astrônomos olham para estrelas individuais em busca de sinais de trânsitos, ou quedas periódicas na luz de uma estrela, que sinalizam um possível planeta cruzando na frente da estrela, e brevemente bloqueando sua luz.
No início deste ano, Niraula encontrou uma anã fria, ligeiramente mais quente do que o limite comumente aceito para uma anã ultracool, em dados coletados pela campanha K2 – a segunda missão de observação do Telescópio Espacial Kepler, que monitorou lascas do céu enquanto a espaçonave orbitava o sol.
Ao longo de vários meses em 2017, o telescópio Kepler observou uma parte do céu que incluía a anã fria, rotulada nos dados do K2 como EPIC 249631677. Niraula vasculhou este período e encontrou cerca de 20 mergulhos na luz desta estrela, que parecia repita a cada 3,14 dias.
A equipe analisou os sinais, testando diferentes cenários astrofísicos potenciais para sua origem, e confirmou que os sinais eram provavelmente de um planeta em trânsito, e não um produto de algum outro fenômeno, como um sistema binário de duas estrelas em espiral.
Os pesquisadores então planejaram dar uma olhada mais de perto na estrela e em seu planeta orbital com SPECULOOS. Mas, primeiro, eles tinham que identificar uma janela de tempo em que teriam certeza de pegar um transporte público.
“Encontrar a melhor noite para acompanhar do solo é um pouco complicado”, diz Rackham, que desenvolveu um algoritmo de previsão para prever quando um trânsito poderá ocorrer na próxima vez. “Mesmo quando você vê esse sinal de 3,14 dias nos dados do K2, há uma incerteza nisso, que se soma a cada órbita.”
Com o algoritmo de previsão de Rackham, o grupo reduziu-se em várias noites em fevereiro de 2020, durante as quais eles provavelmente veriam o planeta cruzando na frente de sua estrela. Eles então apontaram os telescópios da SPECULOOS na direção da estrela e foram capazes de ver três trânsitos claros: dois com os telescópios da rede do hemisfério sul, e o terceiro de Artemis, no hemisfério norte.
Os pesquisadores dizem que o novo planeta pi pode ser um candidato promissor para acompanhar o telescópio espacial James Webb (JWST), para ver detalhes da atmosfera do planeta. Por enquanto, a equipe está procurando por outros conjuntos de dados, como da missão TESS da NASA, e também está observando diretamente os céus com Artemis e o resto da rede SPECULOOS, em busca de sinais de planetas semelhantes à Terra.
“Haverá planetas mais interessantes no futuro, bem a tempo para o JWST, um telescópio projetado para sondar a atmosfera desses mundos alienígenas”, diz Niraula. “Com algoritmos melhores, espero que um dia possamos procurar planetas menores, mesmo tão pequenos quanto Marte.”
Esta pesquisa foi apoiada em parte pela Fundação Heising-Simons e pelo Conselho Europeu de Pesquisa.
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