doi.org/10.48550/arxiv.2409.02157
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#Planet
O planeta semelhante está a 4.000 anos-luz de distância na Via Láctea fornece uma prévia de um possível destino para a Terra bilhões de anos no futuro, quando o sol se transformar em uma anã branca, e uma Terra destruída e congelada migrar para além da órbita de Marte.
Este sistema planetário distante, identificado por astrônomos da Universidade da Califórnia, Berkeley, após observações com o telescópio Keck de 10 metros no Havaí, parece muito semelhante às expectativas para o sistema Sol-Terra: consiste em uma anã branca com cerca de metade da massa do sol e um companheiro do tamanho da Terra em uma órbita duas vezes maior que a da Terra hoje.
É provável que esse seja o destino da Terra. O sol acabará inflando como um balão maior do que a órbita da Terra hoje, engolfando Mercúrio e Vênus no processo. À medida que a estrela se expande para se tornar uma gigante vermelha, sua massa decrescente forçará os planetas a migrarem para órbitas mais distantes, oferecendo à Terra uma pequena oportunidade de sobreviver mais longe do sol. Eventualmente, as camadas externas da gigante vermelha serão levadas para longe, deixando para trás uma densa anã branca não maior que um planeta, mas com a massa de uma estrela. Se a Terra tiver sobrevivido até lá, provavelmente acabará em uma órbita duas vezes maior que seu tamanho atual.
A descoberta, sendo publicada no periódico Nature Astronomy, conta aos cientistas sobre a evolução das estrelas da sequência principal, como o sol, através da fase de gigante vermelha para uma anã branca, e como isso afeta os planetas ao redor delas. Alguns estudos sugerem que, para o sol, esse processo pode começar em cerca de 1 bilhão de anos, eventualmente vaporizando os oceanos da Terra e dobrando o raio orbital da Terra – se a estrela em expansão não engolir nosso planeta primeiro.
Eventualmente, cerca de 8 bilhões de anos a partir de agora, as camadas externas do sol terão se dispersado para deixar para trás uma bola densa e brilhante – uma anã branca – que tem cerca de metade da massa do sol, mas menor em tamanho que a Terra.
“Atualmente, não temos um consenso sobre se a Terra poderia evitar ser engolida pelo sol gigante vermelho em 6 bilhões de anos”, disse o líder do estudo Keming Zhang, um ex-aluno de doutorado na Universidade da Califórnia, Berkeley, que agora é um bolsista de pós-doutorado em IA em Ciência Eric e Wendy Schmidt na UC San Diego.
“De qualquer forma, o planeta Terra só será habitável por cerca de mais um bilhão de anos, ponto em que os oceanos da Terra seriam vaporizados pelo efeito estufa descontrolado – muito antes do risco de ser engolido pela gigante vermelha.”
O sistema planetário fornece um exemplo de um planeta que sobreviveu, embora esteja muito fora da zona habitável da anã branca fraca e improvável de abrigar vida. Ele pode ter tido condições habitáveis “”em algum momento, quando seu hospedeiro ainda era uma estrela semelhante ao sol.
“Se a vida pode sobreviver na Terra durante esse período (gigante vermelha) é desconhecido. Mas certamente o mais importante é que a Terra não seja engolida pelo sol quando se torna uma gigante vermelha”, disse Jessica Lu, professora associada e chefe de astronomia na UC Berkeley. “Este sistema que Keming encontrou é um exemplo de um planeta – provavelmente um planeta semelhante à Terra originalmente em uma órbita semelhante à da Terra – que sobreviveu à fase de gigante vermelha de sua estrela hospedeira.”
Microlente faz estrelas brilharem mil vezes
O sistema planetário distante, localizado perto da protuberância no centro da nossa galáxia, chamou a atenção dos astrônomos em 2020 quando passou na frente de uma estrela mais distante e ampliou a luz dessa estrela por um fator de 1.000. A gravidade do sistema agiu como uma lente para focar e amplificar a luz da estrela de fundo.
A equipe que descobriu esse “evento de microlente” o apelidou de KMT-2020-BLG-0414 porque foi detectado pela Korea Microlensing Telescope Network no Hemisfério Sul. A ampliação da estrela de fundo – também na Via Láctea, mas a cerca de 25.000 anos-luz da Terra – ainda era apenas uma pequena pontada de luz.
No entanto, sua variação de intensidade ao longo de cerca de dois meses permitiu à equipe estimar que o sistema incluía uma estrela com cerca de metade da massa do sol, um planeta com cerca da massa da Terra e um planeta muito grande com cerca de 17 vezes a massa de Júpiter – provavelmente uma anã marrom. Anãs marrons são estrelas fracassadas, com uma massa um pouco abaixo daquela necessária para iniciar a fusão no núcleo.
A análise também concluiu que o planeta semelhante à Terra estava entre 1 e 2 unidades astronômicas da estrela – ou seja, cerca de duas vezes a distância entre a Terra e o sol. Não estava claro que tipo de estrela era o hospedeiro porque sua luz foi perdida no brilho da estrela de fundo ampliada e algumas estrelas próximas.
Para identificar o tipo de estrela, Zhang e seus colegas, incluindo os astrônomos da UC Berkeley Jessica Lu e Joshua Bloom, observaram mais de perto o sistema de lentes em 2023 usando o telescópio Keck II de 10 metros no Havaí, que é equipado com óptica adaptativa para eliminar o desfoque da atmosfera. Como eles observaram o sistema três anos após o evento de lente, a estrela de fundo que já havia sido ampliada 1.000 vezes havia se tornado fraca o suficiente para que a estrela de lente fosse visível se fosse uma estrela típica da sequência principal como o sol, disse Lu.
Mas Zhang não detectou nada em duas imagens separadas do Keck.
“Nossas conclusões são baseadas na exclusão de cenários alternativos, já que uma estrela normal teria sido facilmente vista”, disse Zhang. “Como a lente é escura e de baixa massa, concluímos que ela só pode ser uma anã branca.”
“Este é um caso em que não ver nada é realmente mais interessante do que ver alguma coisa”, disse Lu, que procura eventos de microlente causados “”por buracos negros de massa estelar flutuantes na Via Láctea.Encontrando exoplanetas por microlentes
A descoberta faz parte de um projeto de Zhang para estudar mais de perto eventos de microlentes que mostram a presença de um planeta, a fim de entender os tipos de estrelas ao redor das quais os exoplanetas vivem.
“Há um pouco de sorte envolvida, porque você esperaria que menos de uma em cada 10 estrelas de microlentes com planetas fossem anãs brancas”, disse Zhang.
As novas observações também permitiram que Zhang e colegas resolvessem uma ambiguidade em relação à localização da anã marrom.
“A análise original mostrou que a anã marrom está em uma órbita muito ampla, como a de Netuno, ou bem dentro da órbita de Mercúrio. Planetas gigantes em órbitas muito pequenas são, na verdade, bastante comuns fora do sistema solar”, disse Zhang, referindo-se a uma classe de planetas chamados Júpiteres quentes. “Mas, como agora sabemos que ela está orbitando um remanescente estelar, isso é improvável, pois ela teria sido engolida.”
A ambiguidade da modelagem é causada pela chamada degeneração de microlente, onde duas configurações distintas de lente podem dar origem ao mesmo efeito de lente. Essa degeneração está relacionada àquela que Zhang e Bloom descobriram em 2022 usando um método de IA para analisar simulações de microlente. Zhang também aplicou a mesma técnica de IA para descartar modelos alternativos para KMT-2020-BLG-0414 que podem ter sido perdidos.
“A microlente se tornou uma maneira muito interessante de estudar outros sistemas estelares que não podem ser observados e detectados pelos meios convencionais, ou seja, o método de trânsito ou o método de velocidade radial”, disse Bloom. “Há todo um conjunto de mundos que agora estão se abrindo para nós através do canal de microlente, e o que é emocionante é que estamos à beira de encontrar configurações exóticas como esta.”
Um dos propósitos do Telescópio Nancy Grace Roman da NASA, com lançamento previsto para 2027, é medir curvas de luz de eventos de microlentes para encontrar exoplanetas, muitos dos quais precisarão de acompanhamento usando outros telescópios para identificar os tipos de estrelas que hospedam os exoplanetas.
“O que é necessário é um acompanhamento cuidadoso com as melhores instalações do mundo, ou seja, óptica adaptativa e o Observatório Keck, não apenas um dia ou um mês depois, mas muitos, muitos anos no futuro, depois que a lente se afastar da estrela de fundo para que você possa começar a desambiguar o que está vendo”, disse Bloom.
Zhang observou que, mesmo que a Terra seja engolfada durante a fase gigante vermelha do sol em um bilhão de anos ou mais, a humanidade pode encontrar um refúgio no sistema solar externo. Várias luas de Júpiter, como Europa, Calisto e Ganimedes, e Encélado ao redor de Saturno, parecem ter oceanos de água congelada que provavelmente descongelarão conforme as camadas externas da gigante vermelha se expandem.
“À medida que o sol se torna uma gigante vermelha, a zona habitável se moverá para perto da órbita de Júpiter e Saturno, e muitas dessas luas se tornarão planetas oceânicos”, disse Zhang. “Acho que, nesse caso, a humanidade poderia migrar para lá.”
Publicado em 26/09/2024 16h51
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