Algumas pesquisas de exoplanetas podem estar perdendo quase metade dos planetas do tamanho da Terra ao redor de outras estrelas. Novas descobertas de uma equipe usando o Observatório internacional Gemini e o Telescópio WIYN de 3,5 metros no Observatório Nacional Kitt Peak sugerem que mundos do tamanho da Terra podem estar à espreita em sistemas estelares binários, escondidos no brilho de suas estrelas-mãe. Como cerca de metade de todas as estrelas estão em sistemas binários, isso significa que os astrônomos podem estar perdendo muitos mundos do tamanho da Terra.
Planetas do tamanho da Terra podem ser muito mais comuns do que se pensava anteriormente. Astrônomos que trabalham no Centro de Pesquisa Ames da NASA usaram os telescópios gêmeos do Observatório Gemini internacional, um programa do NOIRLab da NSF, para determinar que muitas estrelas hospedeiras de planetas identificadas pela missão de caça de exoplanetas TESS da NASA são na verdade pares de estrelas – conhecidas como estrelas binárias – Onde os planetas orbitam uma das estrelas do par. Depois de examinar essas estrelas binárias, a equipe concluiu que planetas do tamanho da Terra em muitos sistemas de duas estrelas podem passar despercebidos por buscas de trânsito como as de TESS, que procuram mudanças na luz de uma estrela quando um planeta passa na frente dela. A luz da segunda estrela torna mais difícil detectar as mudanças na luz da estrela hospedeira quando o planeta transita.
A equipe começou tentando determinar se algumas das estrelas hospedeiras de exoplanetas identificadas com TESS eram na verdade estrelas binárias desconhecidas. Pares físicos de estrelas próximas podem ser confundidos com estrelas únicas, a menos que sejam observadas em resolução extremamente alta. Assim, a equipe se voltou para os dois telescópios Gemini para inspecionar uma amostra de estrelas hospedeiras de exoplanetas em detalhes meticulosos. Usando uma técnica chamada imagem speckle, os astrônomos começaram a ver se eles podiam localizar companheiros estelares não descobertos.
Usando os instrumentos ‘Alopeke e Zorro nos telescópios Gemini Norte e Sul no Chile e no Havaí, respectivamente, a equipe observou centenas de estrelas próximas que a TESS identificou como potenciais hospedeiros de exoplanetas. Eles descobriram que 73 dessas estrelas são, na verdade, sistemas estelares binários que apareceram como pontos únicos de luz até serem observados em resolução mais alta com Gêmeos. “Com os telescópios de 8,1 metros do Observatório Gemini, obtivemos imagens de altíssima resolução de estrelas hospedeiras de exoplanetas e detectamos companheiros estelares em separações muito pequenas”, disse Katie Lester do Centro de Pesquisa Ames da NASA, que liderou este trabalho.
A equipe de Lester também estudou 18 estrelas binárias adicionais anteriormente encontradas entre os exoplanetas TESS usando o NN-EXPLORE Exoplanet e Stellar Speckle Imager (NESSI) no telescópio WIYN de 3,5 metros no Observatório Nacional Kitt Peak, também um programa do NOIRLab da NSF.
Depois de identificar as estrelas binárias, a equipe comparou os tamanhos dos planetas detectados nos sistemas estelares binários aos de sistemas estelares simples. Eles perceberam que a espaçonave TESS encontrou exoplanetas grandes e pequenos orbitando estrelas únicas, mas apenas planetas grandes em sistemas binários.
Esses resultados implicam que uma população de planetas do tamanho da Terra pode estar à espreita em sistemas binários e não ser detectada usando o método de trânsito empregado pelo TESS e muitos outros telescópios caçadores de planetas. Alguns cientistas suspeitaram que as buscas de trânsito podem estar perdendo pequenos planetas em sistemas binários, mas o novo estudo fornece suporte observacional para apoiá-lo e mostra quais tamanhos de exoplanetas são afetados.
“Mostramos que é mais difícil encontrar planetas do tamanho da Terra em sistemas binários porque pequenos planetas se perdem no brilho de suas duas estrelas-mãe”, afirmou Lester. “Seus trânsitos são ‘preenchidos’ pela luz da estrela companheira”, acrescentou Steve Howell, do Centro de Pesquisas Ames da NASA, que lidera o esforço de imagem speckle e esteve envolvido nesta pesquisa.
“Como cerca de 50% das estrelas estão em sistemas binários, podemos estar perdendo a descoberta – e a chance de estudar – de muitos planetas semelhantes à Terra”, concluiu Lester.
A possibilidade desses mundos ausentes significa que os astrônomos precisarão usar uma variedade de técnicas de observação antes de concluir que um determinado sistema estelar binário não possui planetas como a Terra. “Os astrônomos precisam saber se uma estrela é única ou binária antes de afirmar que não existem pequenos planetas nesse sistema”, explicou Lester. “Se for único, então você poderia dizer que não existem planetas pequenos. Mas se o hospedeiro estiver em um binário, você não saberia se um pequeno planeta está escondido pela estrela companheira ou não existe. Você precisaria de mais observações com uma técnica diferente para descobrir isso. ”
Como parte de seu estudo, Lester e seus colegas também analisaram a distância entre as estrelas nos sistemas binários onde o TESS detectou grandes planetas. A equipe descobriu que as estrelas nos pares hospedeiros de exoplanetas eram normalmente mais distantes do que as estrelas binárias que não tinham planetas. Isso pode sugerir que os planetas não se formam em torno de estrelas que têm companheiras estelares próximas.
“Esta pesquisa de imagem manchada ilustra a necessidade crítica das instalações do telescópio NSF para caracterizar sistemas planetários recém-descobertos e desenvolver nossa compreensão das populações planetárias”, disse Martin Still, oficial do programa da National Science Foundation da Divisão de Ciências Astronômicas.
“Esta é uma descoberta importante no trabalho de exoplanetas”, comentou Howell. “Os resultados ajudarão os teóricos a criar seus modelos de como os planetas se formam e evoluem em sistemas de estrelas duplas.”
Publicado em 29/06/2021 02h42
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