Novas observações de um mundo rochoso distante que pode ter seu próprio campo magnético podem ajudar os astrônomos a entender os campos magnéticos aparentemente aleatórios que envolvem os planetas do nosso sistema solar.
Durante décadas, os astrônomos ficaram perplexos com os campos magnéticos planetários. Em nosso próprio sistema solar, não existe uma regra que explique quais mundos geram essas bainhas magnéticas: a Terra, por exemplo, tem uma, mas seu mundo irmão – Vênus – não.
Os astrônomos suspeitam que uma das melhores maneiras de entender os mistérios do magnetismo pode ser estudar mundos que orbitam outros sóis. Ao coletar um censo de campos magnéticos de exoplanetas, os pesquisadores podem determinar se são características comuns de outros mundos. Fazer isso ajudaria a colocar nosso sistema solar em contexto e resolver algumas curiosidades permanentes, disse Mary Knapp, astrônoma que estuda exoplanetas no Observatório Haystack do Instituto de Tecnologia de Massachusetts.
“Terra versus Vênus é um bom exemplo – dois planetas que são semelhantes em tamanho, bastante semelhantes em composição, mas muito diferentes em termos de campos magnéticos”, disse Knapp.
Tem sido um desafio construir tal censo – e até mesmo encontrar campos magnéticos de exoplanetas – porque esses campos são fracos e difíceis de detectar. Mas em abril, duas equipes independentes descobriram o que parece ser a assinatura de um campo magnético produzido por um planeta rochoso orbitando uma pequena estrela anã vermelha a cerca de 12 anos-luz de distância. O planeta, chamado YZ Ceti b, é um pouco menor que a Terra e provavelmente muito quente para a vida como a conhecemos. No entanto, encontrar um campo magnético em um mundo rochoso pode nos dizer mais sobre como os campos magnéticos se formam e como eles afetam a evolução de um planeta – e até mesmo sua adequação à vida.
“Sabemos do nosso sistema solar que os campos magnéticos desempenham um papel importante em afetar como um planeta perde ou retém sua atmosfera ao longo do tempo”, disse Jackie Villadsen, astrônomo da Bucknell University e membro de uma das equipes. “Estamos tentando responder à pergunta: quão comuns são os fortes campos magnéticos globais em planetas semelhantes à Terra?”
Sinais de rádio
Em nosso sistema solar, a Terra e os quatro planetas gigantes – Júpiter, Saturno, Urano e Netuno – possuem campos magnéticos significativos. Mercúrio tem apenas um campo fraco, e Marte provavelmente teve um campo mais robusto no passado, que perdeu por razões que não são completamente compreendidas.
Os campos magnéticos planetários são gerados por um motor chamado dínamo, que é construído a partir de metal fundido agitado no núcleo de um planeta. Essa agitação produz correntes elétricas que conduzem um campo magnético. Na Terra e nos quatro gigantes gasosos, esse processo é forte o suficiente para formar um casulo protetor ao redor do planeta, desviando partículas carregadas que, de outra forma, explodiriam as atmosferas dos planetas.
“Campos magnéticos agem como um escudo contra a radiação”, disse Ayan Biswas, astrônomo da Queen’s University, no Canadá. “Eles são muito importantes para a vida.”
Os cientistas suspeitam que muitos dos 5.000 exoplanetas conhecidos tenham campos magnéticos, mas detectá-los é uma questão diferente. Na década de 1970, os astrônomos supuseram que, quando um campo magnético planetário interage com a estrela hospedeira do planeta, pode produzir um pico observável nas ondas de rádio de baixa frequência emitidas pela estrela, conhecidas como emissões aurorais. O tempo desses picos, vistos da Terra, dependeria da localização de um planeta em sua jornada orbital – eles são como uma impressão digital periódica que indiretamente revela a presença do planeta.
Mesmo antes da primeira descoberta de exoplanetas em 1992, “as pessoas pensavam que seria uma boa maneira de procurar exoplanetas”, disse Jake Turner, astrônomo da Cornell University.
A técnica provou ser difícil; nenhuma deteção rígida de campos magnéticos exoplanetários foi feita até agora, mas tem havido candidatos promissores.
Evgenya Shkolnik, astrofísico da Arizona State University, e seus colegas usaram dados atmosféricos de quatro Júpiteres quentes – planetas gigantes orbitando perto de suas estrelas – para obter uma sugestão de campos magnéticos em 2019. Em 2021, uma equipe liderada por Turner usou o Low Frequency Array (LOFAR) na Holanda para detectar um sinal de rádio ligado a um campo magnético planetário no sistema Tau Boötes, a 51 anos-luz da Terra. E mais tarde, em 2021, Lotfi Ben-Jaffel, do Instituto de Astrofísica de Paris, e seus colegas detectaram emissões ultravioleta de um planeta semelhante a Netuno chamado HAT-P-11 b, a 123 anos-luz da Terra, que sugeriam a magnetosfera do planeta.
Mas nenhuma das detecções foi definitiva – e nenhuma era de planetas rochosos.
Telefone de casa
Em 2017, os astrônomos encontraram exatamente o sistema de que precisavam para o tipo de observação indireta sobre o qual levantaram hipóteses por quase 50 anos. Três planetas rochosos orbitavam a anã vermelha YZ Ceti, a poucos passos de distância. A proximidade do sistema com o nosso torna seus planetas alvos convenientes – especialmente YZ Ceti b, o planeta mais interno. Além disso, as anãs vermelhas normalmente têm campos magnéticos mais fortes do que estrelas como o nosso sol, o que torna mais fácil identificar a impressão digital do campo magnético de um planeta em órbita. “Este foi um dos primeiros sistemas descobertos que atende a esses critérios”, disse Villadsen.
Agora, duas equipes encontraram evidências de um campo magnético feito por YZ Ceti b. Ambas as equipes detectaram rajadas periódicas de ondas de rádio que pareciam ocorrer quando YZ Ceti b atingiu um ponto semelhante em sua órbita de dois dias ao redor da estrela. Uma das equipes – de Villadsen – detectou a impressão digital do rádio usando o Very Large Array no Novo México. “Nós descobrimos que o planeta precisaria de uma força de campo magnético semelhante à da Terra para causar esse brilho de ondas de rádio”, disse Villadsen.
A outra equipe, que inclui Biswas, postou seus resultados logo depois. Esse grupo fez observações semelhantes de picos periódicos de rádio usando o Giant Metrewave Radio Telescope na Índia. “Temos 99% de certeza de que [o sinal] está vindo do planeta”, disse Biswas.
Os resultados são promissores, disse Shkolnik, que não participou de nenhum dos estudos. “Eu não consideraria isso uma confirmação ainda, mas é muito sugestivo”, disse ela. Uma detecção mais definitiva exigiria mais observações da estrela e dos picos de rádio periódicos. Ela e outros esperam que observações semelhantes possam ser tentadas para o sistema TRAPPIST-1 de sete mundos do tamanho da Terra orbitando uma anã vermelha a 40 anos-luz da Terra, ou mesmo para a anã vermelha Proxima Centauri, a estrela mais próxima da Terra a 4,25 anos-luz, que abriga um (provável) planeta rochoso.
Para a lua
Encontrar campos magnéticos exoplanetários é crucial para entender como eles são predominantes e como os planetas produzem magnetismo. “Nós realmente não temos uma compreensão incrível de como essas coisas são geradas nos planetas”, disse Robert Kavanagh, astrônomo do Instituto Holandês de Radioastronomia.
Em nosso sistema solar, um dínamo parece ser a chave. Mas um dínamo pode não ser a única maneira de gerar um campo magnético planetário, especialmente em “super-Terras” – mundos que estão entre a Terra e Netuno em massa – que estão entre os tipos mais comuns de exoplanetas vistos até agora. Miki Nakajima, um cientista planetário da Universidade de Rochester, está investigando se as flutuações de calor dentro de um planeta poderiam fazer o trabalho dentro de mundos que têm interiores derretidos, mas carecem de um núcleo sólido. “Estou interessada em saber se um oceano de magma pode produzir um campo magnético”, disse ela, observando que “oceanos de magma devem ser bastante comuns em super-Terras”.
Mas os astrônomos dizem que novas técnicas são necessárias para transformar a busca de detecções pontuais no tipo de censo que eles esperam.
Uma ideia na qual Knapp está trabalhando, chamada GO-LoW, usaria uma frota de milhares de pequenas espaçonaves para estudar ondas de rádio de exoplanetas. Outra ideia é FARSIDE, uma matriz de rádio proposta pela NASA que seria colocada no outro lado da lua, livre de interferência de rádio da Terra. Se algum desses projetos se concretizar, os astrônomos podem resolver esses mistérios permanentes – ou descobrir um tesouro ainda mais intrigante de delícias sobrenaturais.
“Vamos encontrar Terras com campos do tamanho de Júpiter ou Júpiteres com campos do tamanho da Terra?” disse Knapp. “Eu não sei, mas eu realmente gostaria de descobrir.”
Publicado em 13/08/2023 13h22
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