Nota de Imprensa

Uma super-Terra orbita a Estrela de Barnard

Campanha Pontos Vermelhos descobre claras evidências da existência de um exoplaneta em órbita da estrela individual mais próxima do Sol

14 de Novembro de 2018

A estrela individual mais próxima do Sol alberga um exoplaneta com pelo menos 3,2 massas terrestres — um exoplaneta do tipo super-Terra. Uma das maiores campanhas de observação, que usou dados de uma grande quantidade de telescópios e instrumentos, incluindo o instrumento caçador de planetas HARPS do ESO, revelou este mundo gelado e fracamente iluminado. O planeta recém descoberto é o segundo exoplaneta conhecido mais perto da Terra, sendo a Estrela de Barnard a estrela que mais depressa se desloca no céu noturno.

Foi detectado um planeta em órbita da Estrela de Barnard, a uns meros 6 anos-luz de distância da Terra. Esta descoberta — anunciada num artigo publicado hoje na revista Nature — é o resultado das campanhas Pontos Vermelhos e CARMENES, cuja busca de planetas rochosos próximos revelou já um novo mundo em órbita da nossa vizinha mais próxima, a Proxima Centauri. 

O planeta, designado Estrela de Barnard b, ocupa o lugar de segundo exoplaneta conhecido mais próximo da Terra [1]. Os dados colectados indicam que o planeta pode ser uma super-Terra, com uma massa de, pelo menos, 3,2 vezes a massa da Terra, e que orbita a sua estrela hospedeira com um período de cerca de 233 dias. A Estrela de Barnard é uma anã vermelha, ou seja, uma estrela fria de pequena massa que ilumina pouco o mundo agora descoberto. A luz da estrela dá ao seu planeta apenas 2% da energia que a Terra recebe do Sol.

Apesar de se encontrar relativamente perto da sua estrela progenitora — a uma distância de apenas 0,4 vezes a distância entre a Terra e o Sol — o exoplaneta situa-se próximo da linha de neve, a região onde compostos voláteis, tais como a água, podem condensar-se em gelo sólido. Este mundo gelado e sombrio pode ter uma temperatura de -170º C, o que o tornaria hostil para a vida tal como a conhecemos.

Retirando o seu nome do astrónomo E. E. Barnard, a Estrela de Barnard é a estrela individual situada mais próximo do Sol. Apesar da estrela propriamente dita ser antiga — terá provavelmente o dobro da idade do Sol — e relativamente inativa, é na realidade a estrela com o movimento aparente mais rápido de todo o céu noturno [2]. As super-Terras são o tipo mais comum de planeta que se forma em torno de estrelas de pequena massa como a Estrela de Barnard, o que dá credibilidade ao recentemente descoberto candidato a planeta. Adicionalmente, as atuais teorias de formação planetária prevêem que a linha de neve é o local ideal para a formação de tais planetas.

Buscas anteriores de um planeta em torno da Estrela de Barnard tiveram resultados decepcionantes — esta descoberta foi agora possível apenas porque se combinaram medições de diversos instrumentos de alta precisão montados em telescópios de todo o mundo [3].

“Após uma análise cuidada, estamos 99% confiantes de que o planeta é real,” afirma o cientista líder da equipa, Ignasi Ribas (Instituto de Estudos Espaciais da Catalunha e Instituto de Ciências Espaciais, CSIC, Espanha). “No entanto, continuaremos a observar esta estrela rápida para excluir possíveis, mas improváveis, variações naturais do brilho estelar que poderiam ser confundidas com um planeta.”

Entre os instrumentos usados estão os famosos caçadores de planetas do ESO, os espectrógrafos HARPS e UVES. “O HARPS desempenhou um papel vital neste projeto. Combinámos dados de arquivo de outras equipas com medições novas da Estrela de Barnard obtidas por diferentes infraestruturas,” comentou Guillem Anglada-Escudé (Queen Mary University of London), cientista que co-líderou a equipa [4]. “A combinação dos instrumentos foi crucial para verificarmos o nosso resultado.”

Os astrónomos usaram o efeito Doppler para encontrar o candidato a exoplaneta. À medida que o planeta orbita a estrela, a sua atração gravitacional faz com que a estrela oscile ligeiramente. Quando a estrela se afasta da Terra, o seu espectro desvia-se para o vermelho, ou seja, desloca-se para os maiores comprimentos de onda. Do mesmo modo, quando a estrela se aproxima da Terra, a sua luz é desviada para os comprimentos de onda menores, mais azuis.

Os astrónomos usam assim este efeito para medir, com uma precisão extraordinária, as variações na velocidade da estrela devido à existência de um planeta em sua órbita. O HARPS consegue detectar variações na velocidade de uma estrela tão pequenas quanto 3,5 km/hora — o que equivale à velocidade de passo de uma pessoa. Este método de procura de exoplanetas é conhecido por método das velocidades radiais e, até agora, nunca tinha sido usado para detectar um exoplaneta do tipo super-Terra numa órbita tão extensa em torno da sua estrela.

“Usámos observações de sete instrumentos diferentes, correspondentes a 20 anos de medições, o que faz desta a maior e mais extensa base de dados alguma vez utilizada no estudo de velocidades radiais muito precisas,” explica Ribas. “A combinação de todos os dados levou a 771 medições no total — uma quantidade de informação enorme!”

“Trabalhámos muito para chegar a este resultado,” conclui Anglada-Escudé. “Esta descoberta é o resultado de uma extensa colaboração levada a cabo no âmbito do projeto Pontos Vermelhos, que incluiu contribuições de equipas de todo o mundo. Estamos já a proceder a observações de seguimento em vários observatórios.”

Notas

[1] As estrelas mais próximas do Sol constituem o sistema estelar triplo de Alfa Centauri. Em 2016, os astrónomos usaram os telescópios do ESO e outras infraestruturas para descobrir evidências claras de um planeta a orbitar a estrela mais próxima da Terra deste sistema, Proxima Centauri. O planeta encontra-se a apenas pouco mais de 4 anos-luz de distância da Terra e foi descoberto por uma equipa liderada por Guillem Anglada-Escudé.

[2] A velocidade total da Estrela de Barnard relativamente ao Sol é de cerca de 500 000 km/h. Apesar de ser muito rápida, esta não é no entanto a estrela mais rápida conhecida. O que torna o movimento de uma estrela digno de nota é o quão rápido esta parece mover-se no céu noturno vista a partir da Terra, o chamado movimento aparente. A Estrela de Barnard cobre uma distância equivalente ao diâmetro da Lua no céu em 180 anos —  embora este valor possa não parecer muito elevado é, sem dúvida, o movimento aparente mais rápido de todas as estrelas que observamos no céu.

[3] As infraestruturas usadas neste trabalho foram: o HARPS montado no telescópio de 3,6 metros do ESO; o UVES montado no VLT do ESO; o HARPS-N montado no Telescopio Nazionale Galileo; o HIRES instalado no telescópio Keck de 10 metros; o PFS instalado no Carnegie’s Magellan 6.5-m telescope; o APF montado no telescópio de 2,4 m do Lick Observatory; e o CARMENES colocado no Observatório de Calar Alto. Adicionalmente, foram feitas observações com o telescópio de 90 cm instalado no Observatório da Sierra Nevada, o telescópio robótico de 40 cm colocado no observatório SPACEOBS, e o Telescópio Joan Oró do Observatório Astronómico de Montsec (OAdM) de 80 cm.

[4] A estória por detrás desta descoberta será contada com todo o detalhe no ESOBlog desta semana.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado A super-Earth planet candidate orbiting at the snow-line of Barnard’s star, publicado na revista Nature a 15 de Novembro de 2018.

A equipa é composta por: I. Ribas (Institut de Ciències de l’Espai, Espanha & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Espanha), M. Tuomi (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, Reino Unido), A. Reiners (Institut für Astrophysik Göttingen, Alemanha), R. P. Butler (Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science, EUA), J. C. Morales (Institut de Ciències de l’Espai, Espanha & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Espanha), M. Perger (Institut de Ciències de l’Espai, Espanha & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Espanha), S. Dreizler (Institut für Astrophysik Göttingen, Alemanha), C. Rodríguez-López (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Espanha), J. I. González Hernández (Instituto de Astrofísica de Canarias, Espanha & Universidad de La Laguna, Espanha), A. Rosich (Institut de Ciències de l’Espai, Espanha & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Espanha), F. Feng (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, Reino Unido), T. Trifonov (Max-Planck-Institut für Astronomie, Alemanha), S. S. Vogt (Lick Observatory, University of California, EUA), J. A. Caballero (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Espanha), A. Hatzes (Thüringer Landessternwarte, Alemanha), E. Herrero (Institut de Ciències de l’Espai, Espanha & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Espanha), S. V. Jeffers (Institut für Astrophysik Göttingen, Alemanha), M. Lafarga (Institut de Ciències de l’Espai, Espanha & Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Espanha), F. Murgas (Instituto de Astrofísica de Canarias, Espanha & Universidad de La Laguna, Espanha), R. P. Nelson (School of Physics and Astronomy, Queen Mary University of London, Reino Unido), E. Rodríguez (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Espanha), J. B. P. Strachan (School of Physics and Astronomy, Queen Mary University of London, Reino Unido), L. Tal-Or (Institut für Astrophysik Göttingen, Alemanha & Escola de Geociências, Universidade de Tel-Aviv, Israel), J. Teske (Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science, EUA & Hubble Fellow), B. Toledo-Padrón (Instituto de Astrofísica de Canarias, Espanha & Universidad de La Laguna, Espanha), M. Zechmeister (Institut für Astrophysik Göttingen, Alemanha), A. Quirrenbach (Landessternwarte, Universität Heidelberg, Alemanha), P. J. Amado (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Espanha), M. Azzaro (Centro Astronómico Hispano-Alemán, Espanha), V. J. S. Béjar (Instituto de Astrofísica de Canarias, Espanha & Universidad de La Laguna, Espanha), J. R. Barnes (School of Physical Sciences, The Open University, Reino Unido), Z. M. Berdiñas (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile), J. Burt (Kavli Institute, Massachusetts Institute of Technology, EUA), G. Coleman (Physikalisches Institut, Universität Bern, Suíça), M. Cortés-Contreras (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Espanha), J. Crane (The Observatories, Carnegie Institution for Science, EUA), S. G. Engle (Department of Astrophysics & Planetary Science, Villanova University, EUA), E. F. Guinan (Department of Astrophysics & Planetary Science, Villanova University, EUA), C. A. Haswell (School of Physical Sciences, The Open University, Reino Unido), Th. Henning (Max-Planck-Institut für Astronomie, Alemanha), B. Holden (Lick Observatory, University of California, EUA), J. Jenkins (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile), H. R. A. Jones (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, Reino Unido), A. Kaminski (Landessternwarte, Universität Heidelberg, Alemanha), M. Kiraga (Observatório da Universidade de Varsóvia, Polónia), M. Kürster (Max-Planck-Institut für Astronomie, Alemanha), M. H. Lee (Department of Earth Sciences and Department of Physics, The University of Hong Kong), M. J. López-González (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Espanha), D. Montes (Dep. de Física de la Tierra, Astronomía y Astrofísica & Unidad de Física de Partículas y del Cosmos de la Universidad Complutense de Madrid, Espanha), J. Morin (Laboratoire Univers et Particules de Montpellier, Université de Montpellier, França), A. Ofir (Departamento de Ciências da Terra e Planetárias, Instituto de Ciências Weizmann, Israel), E. Pallé (Instituto de Astrofísica de Canarias, Espanha & Universidad de La Laguna, Espanha), R. Rebolo (Instituto de Astrofísica de Canarias, Espanha, & Consejo Superior de Investigaciones Científicas & Universidad de La Laguna, Espanha), S. Reffert (Landessternwarte, Universität Heidelberg, Alemanha), A. Schweitzer (Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg, Alemanha), W. Seifert (Landessternwarte, Universität Heidelberg, Alemanha), S. A. Shectman (The Observatories, Carnegie Institution for Science, EUA), D. Staab (School of Physical Sciences, The Open University, Reino Unido), R. A. Street (Las Cumbres Observatory Global Telescope Network, EUA), A. Suárez Mascareño (Observatoire Astronomique de l'Université de Genève, Suíça & Instituto de Astrofísica de Canarias, Espanha), Y. Tsapras (Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Alemanha), S. X. Wang (Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science, EUA) e G. Anglada-Escudé (School of Physics and Astronomy, Queen Mary University of London, Reino Unido & Instituto de Astrofísica de Andalucía, Espanha).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO tem 16 Estados Membros: Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Irlanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, para além do país de acolhimento, o Chile, e a Austrália, um parceiro estratégico. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope e o Interferómetro do Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo, para além de dois telescópios de rastreio: o VISTA, que trabalha no infravermelho, e o VLT Survey Telescope, concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é também um parceiro principal em duas infraestruturas situadas no Chajnantor, o APEX e o ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o Extremely Large Telescope (ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

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