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TESS encontra o seu primeiro planeta do tamanho da Terra em zona habitável
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TOI 700, um sistema planetário a 100 anos-luz de distância na direção da constelação de Dourado, é o lar de TOI 700 d, o primeiro planeta do tamanho da Terra na zona habitável descoberto pelo satélite TESS da NASA.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA

 

O satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA descobriu o seu primeiro planeta do tamanho da Terra na zona habitável da sua estrela, a gama de distâncias em que as condições podem ser adequadas para permitir a existência de água líquida na superfície.

Os cientistas confirmaram a descoberta, de nome TOI 700 d, usando o Telescópio Espacial Spitzer da NASA e modelaram os ambientes potenciais do planeta para ajudar a informar observações futuras.

TOI 700 d é um dos poucos planetas do tamanho da Terra descobertos até agora na zona habitável de uma estrela. Outros incluem vários planetas no sistema TRAPPIST-1 e mundos descobertos pelo Telescópio Espacial Kepler da NASA.

"O TESS foi projetado e lançado especificamente para encontrar planetas do tamanho da Terra em órbita de estrelas próximas," disse Paul Hertz, diretor da divisão de astrofísica na sede da NASA em Washington, EUA. "Os planetas ao redor de estrelas próximas são mais fáceis de acompanhar com telescópios maiores no espaço e na Terra. A descoberta de TOI 700 d é uma descoberta científica importante para o TESS. A confirmação do tamanho do planeta e do estatuto de zona habitável é outra vitória do Spitzer à medida que se aproxima do final das operações científicas, neste mês de janeiro."

O TESS monitora grandes áreas do céu, chamadas setores, durante 27 dias de cada vez. Este longo olhar permite que o satélite rastreie as mudanças no brilho estelar provocadas por um planeta que passa em frente da sua estrela, a partir da nossa perspectiva, um evento chamado trânsito.

TOI 700 é uma estrela anã M localizada a pouco mais de 100 anos-luz de distância na direção da constelação de Dourado. Tem aproximadamente 40% da massa e do tamanho do Sol e cerca de metade da temperatura à superfície. A estrela aparece em 11 dos 13 setores observados pelo TESS durante o primeiro ano da missão, e os cientistas capturaram vários trânsitos dos seus três planetas.

A estrela foi originalmente classificada incorretamente na base de dados do TESS como sendo mais semelhante ao nosso Sol, o que significava que os planetas pareciam maiores e mais quentes do que realmente são. Vários investigadores, incluindo Alton Spencer, estudante do ensino secundário que trabalha com membros da equipe do TESS, identificaram o erro.

"Quando corrigimos os parâmetros da estrela, os tamanhos dos seus planetas caíram, e percebemos que o mais externo tinha o tamanho da Terra e estava na zona habitável," disse Emily Gilbert, estudante da Universidade de Chicago. "Além disso, nos 11 meses de dados não vimos erupções da estrela, o que aumenta as chances de TOI 700 d ser habitável e facilita a modelagem das suas condições atmosféricas e de superfície."

Gilbert e outros investigadores apresentaram os seus achados na 235ª reunião da Sociedade Astronômica Americana, em Honolulu, Hawaii, e três artigos - um dos quais liderados por Gilbert - foram submetidos a revistas científicas.

O planeta mais interior, chamado TOI 700 b, é quase exatamente do tamanho da Terra, provavelmente rochoso e completa uma órbita a cada 10 dias. O planeta do meio, TOI 700 c, é 2,6 vezes maior que a Terra - entre os tamanhos da Terra e Netuno -, orbita a cada 16 dias e é provavelmente um mundo dominado por gás. TOI 700 d, o planeta mais exterior conhecido no sistema e o único na zona habitável, é 20% maior do que a Terra, orbita a cada 37 dias e recebe da sua estrela 86% da energia que o Sol fornece à Terra. Pensa-se que todos os planetas sofram de bloqueio de marés, o que significa que giram uma vez por órbita - um lado está sempre virado para a estrela e no outro é sempre noite.

Uma equipe de cientistas, liderada por Joseph Rodriguez, astrônomo do Centro Harvard & Smithsonian para Astrofísica em Cambridge, no estado americano de Massachusetts, solicitou observações de acompanhamento com o Spitzer para confirmar TOI 700 d.

"Dado o impacto desta descoberta - o primeiro planeta do tamanho da Terra, na zona habitável, descoberto pelo TESS -, queríamos realmente que a nossa compreensão deste sistema fosse a mais concreta possível," explicou Rodriguez. "O Spitzer viu TOI 700 d transitar exatamente quando esperávamos. É um ótimo complemento para o legado de uma missão que ajudou a confirmar dois dos planetas de TRAPPIST-1 e a identificar cinco mais."

Os dados do Spitzer aumentaram a confiança dos cientistas de que TOI 700 d é um planeta real e melhoraram as suas medições do período orbital em 56% e do seu tamanho em 38%. Também descartaram outras possíveis causas astrofísicas do sinal de trânsito, como a presença de uma estrela menor e mais fraca no sistema.

Rodriguez e colegas também usaram observações de acompanhamento de um telescópio terrestre de 1 metro da rede global do Observatório Las Cumbres para melhorar a confiança dos cientistas no período orbital e no tamanho de TOI 700 c por 30% e 36%, respetivamente.

Dado que a estrela TOI 700 é brilhante, está próxima e não mostra sinais de proeminências estelares, o sistema é um candidato forte para medições precisas de massa pelos atuais observatórios terrestres. Estas medições podem confirmar as estimativas dos cientistas de que o planeta interior e o planeta exterior são rochosos e que o planeta do meio é composto por gás.

As missões futuras poderão ser capazes de identificar se os planetas têm atmosferas e, se existirem, até determinar as suas composições.

Embora as condições exatas de TOI 700 d sejam desconhecidas, os cientistas podem usar as informações atuais, como o tamanho do planeta e o tipo de estrela que orbita, para gerar modelos de computador e fazer previsões. Investigadores do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, em Greenbelt, Maryland, EUA, modelaram 20 ambientes potenciais de TOI 700 d para avaliar se alguma versão resultaria em temperaturas e pressões à superfície adequadas para a habitabilidade.

Seus modelos climáticos tridimensionais examinaram uma variedade de tipos de superfície e composições atmosféricas tipicamente associadas ao que os cientistas consideram mundos potencialmente habitáveis. Tendo em conta que TOI 700 d sofre bloqueio de marés, as formações de nuvens e os padrões de vento do planeta podem ser completamente diferentes dos da Terra.

Uma simulação incluiu um TOI 700 d oceânico com uma atmosfera densa e dominada por dióxido de carbono, semelhante ao que os cientistas suspeitam ter rodeado Marte quando este era jovem. A atmosfera do modelo contém uma camada profunda de nuvens no lado diurno voltado para a estrela. Outro modelo descreve TOI 700 d como uma versão sem nuvens da Terra moderna, sem oceanos nem mares, onde os ventos fluem para longe do lado noturno do planeta e convergem no ponto diretamente voltado para a estrela.

Quando a luz estelar passa pela atmosfera de um planeta, interage com moléculas, como dióxido de carbono e azoto, para produzir sinais distintos, chamados linhas espectrais. A equipe de modelagem, liderada por Gabrielle Engelmann-Suissa, assistente de pesquisa em visita a Goddard, originalmente da USRA (Universities Space Research Association), produziu espectros simulados para as 20 versões modeladas de TOI 700 d.

"Algum dia, quando tivermos espectros reais de TOI 700 d, podemos voltar atrás, combiná-los com o espectro simulado mais próximo e depois conjugá-lo com um modelo," disse Engelmann-Suissa. "É emocionante, porque independentemente do que descobrirmos sobre o planeta, parecerá completamente diferente do que temos aqui na Terra."

 
 
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