ESPRESSO confirma o exoplaneta Proxima b

Crédito: ESO/M. Kornmesser
Crédito: ESO/M. Kornmesser

Em 2016, a descoberta1 de um exoplaneta em órbita de Proxima Centauri foi um resultado estrondoso. A Proxima é a estrela mais próxima do Sol, a uma distância de “apenas” 1.3 parsec, ou 4.2 anos-luz de nós. E Proxima b, o planeta, tem uma massa parecida com a da Terra e orbita dentro da zona habitável.

Agora, o novo instrumento chamado ESPRESSO2 conseguiu confirmar, de forma independente, a presença deste planeta e medir a sua massa com maior precisão. O ESPRESSO é um novo espéctrografo instalado no Very Large Telescope (VLT) do ESO, no observatório de Paranal. Este instrumento consegue medir velocidades radiais com uma precisão sem precedentes, o que permite detetar planetas de muito pequena massa, como o Proxima b.

Em poucos anos, os instrumentos do ELT (o Extremely Large Telescope) vão conseguir olhar para Proxima b com novos olhos e caracterizar a atmosfera deste planeta potencialmente habitável.

Veja o comunicado de imprensa do IA   —   Leia o artigo no ArXiv (em Inglês)

A estrela

Os astrónomos classificam Proxima Centauri como uma anãs vermelha (ou estrela M). A sua massa e raio são menores que os do Sol por um factor de 8, aproximadamente. A estrela tem uma luminosidade muito baixa (apesar de estar tão perto) mas, como outras anãs vermelhas, o seu brilho pode por vezes aumentar dramaticamente devido à actividade magnética no seu interior. Proxima não é visível a olho nu, mas está junto a outras duas estrelas, α Cen A e B, as duas outras componentes do sistema triplo.

Proxima_Sol

O planeta

O planeta descoberto à volta de Proxima foi apelidade de Proxima b, porque os astrónomos têm uma imaginação muito fértil a dar nomes a coisas. Este planeta orbita a estrela a uma distância de 0.05 AU3 (cerca de 7.5 milhões de km) com um período orbital de 11.2 dias. Isto quer dizer que um ano em Proxima b demora 11.2 dias!

Proxima_orbita

Proxima b é um pouco mais massivo do que a Terra (1.27 massas terrestres) e é, quase de certeza, um planeta rochoso como o nosso. Mesmo estando muito mais próximo da sua estrela, a temperatura à superfície do planeta pode ser suficiente para a água estar em estado liquído. Dizemos que o planeta está na zona habitável. Mas isso não quer dizer que seja habitado! Isso, não sabemos ainda.

Proxima_Terra

O desafio da deteção

Encontrar estes planetas de pequena massa não é uma tarefa fácil. Em primeiro lugar, a amplitude do sinal nas velocidades radiais que o planeta exerce na estrela depende da massa e período orbital do planeta. Os planetas mais massivos, como Júpiter e Saturno, criam sinais 100 vezes maiores do que os mais leves, como a Terra e Vénus, apesar de estarem mais longe do Sol. Em outras palavras, é mais fácil detetar planetas massivos que orbitam perto das suas estrelas.

O planeta Proxima b está relativamente perto da estrela, mas tem uma pequena massa. Então, como é que o conseguimos detetar?

A resposta é que a estrela é muito menos massiva que o Sol. Isto significa que o planeta, mesmo com uma massa parecida à da Terra, consegue puxar e empurrar a estrela um pouco mais, resultando num sinal de velocidade radial com maior amplitude.

Na realidade, o planeta não orbita a estrela: ambos orbitam o centro de massa do sistema. Ou seja, a estrela também se move, de trás para a frente, aproximando-se e afastando-se de nós. O que observamos no espectro da estrela é uma variação da luz estelar para o vermelho e para o azul. Quando esta variação é periódica, conseguimos inferir a presença de um planeta. Esta é a essência do método das velocidades radiais.

Uma fonte adicional de dificuldades é a actividade magnética da própria estrela. À medida que a estrela roda sobre si própria, a cada 83 dias no caso de Proxima, machas estelares à superfície produzem uma modulação extra nas velocidades radiais. Muitas vezes esta modulação é maior do que os sinais dos planetas e é necessário encontrar uma forma de a corrigir para podermos detectar os planetas de menor massa.

Neste novo estudo sobre o Proxima b, usámos uma ferramenta matemática chamada de processos Gaussianos (GP), que conseguem modelar os sinais induzidos pela actividade estelar. Pessoalmente, tenho trabalhado com processos Gaussianos há já vários anos, mas ainda é impressionante ver o quanto nos podem ajudar. Na figura abaixo conseguem ver o modelo GP junto com as velocidades radiais obtidas pelo ESPRESSO. Todas estas variações são causadas pela própria estrela. O sinal do planeta aparece adicionado a este sinal de actividade.

Proxima_GP

Mas as novas observações do ESPRESSO são mais impressionantes quando comparadas com os dados obtidos anteriormente com outros instrumentos. O planeta Proxima b foi inicialmente detetado com o HARPS, um outro instrumento do ESO, situado no observatório de La Silla. O HARPS era, até agora, o mais preciso espéctrografo “caçador” de exoplanetas, e responsável pela deteção de centenas de exoplanetas. É um feito impressionante de engenharia que o ESPRESSO consiga agora obter uma precisão muito mais elevada na medição da velocidade radial

A figura abaixo mostra as observações do ESPRESSO (a verde) juntamente com as do HARPS (a laranja). A melhoria nas barras de erro (que representam a precisão das medições) é absolutamente impressionante.

Proxima_phase_curve

Valerá a pena alguma contexto: o ESPRESSO está agora a medir velocidades radiais com uma precisão de 30 cm/s. Esta é, aproximadamente, a velocidade a que uma tartaruga das Galápagos se move. Isto significa que somos agora capazes de medir a velocidade de uma estrela, a 40 triliões de quilómetros, com uma precisão semelhante à velocidade de uma targaruga!

O futuro

Este é apenas o primeiro exoplaneta confirmado pelo ESPRESSO. Estamos neste momento a observar outras estrelas, algumas como a Proxima e outras mais parecidas com o Sol. Não ficaria surpreso se, daqui a alguns meses, escrevesse aqui a anunciar a descoberta de uma planeta como a Terra na zona habitábel de uma estrela como o Sol. O futuro promete!


  1. O artigo ciêntifico pode ser encontrado aqui (em Inglês). 

  2. Pode ler mais sobre o ESPRESSO aqui

  3. AU é uma unidade de distância, a Unidade Astronómica. Corresponde à distância média entre a Terra e o Sol. Ou seja, a Terra orbita a 1 AU.