Descoberta espacial: um sistema planetário com um planeta de lava e outro mundo que poderá vir a abrigar vida

A cerca de 337 anos-luz da Terra, a TOI-1752 alberga dois planetas confirmados por uma equipa do Observatório do Teide, um par que dificilmente poderia ser mais diferente. O sistema orbita uma anã vermelha do tipo M1, uma estrela mais pequena, mais fria e menos brilhante do que o nosso Sol.

As anãs vermelhas são particularmente favoráveis para estas pesquisas, uma vez que os planetas pequenos podem bloquear uma fração relativamente grande da sua luz ao passarem à sua frente. Esta diminuição periódica do brilho, conhecida como trânsito, permite aos astrónomos calcular o período orbital de um planeta e estimar o seu tamanho.

O TESS, o telescópio espacial da NASA dedicado à descoberta de exoplanetas, detetou os dois sinais iniciais. No entanto, uma queda recorrente no brilho apenas identifica um candidato, uma vez que estrelas eclipsantes, objetos vizinhos ou erros instrumentais podem imitar o trânsito de um planeta.

Esta configuração torna o sistema um laboratório natural, com um mundo interior exposto a irradiação extrema, enquanto o planeta exterior recebe uma quantidade de energia compatível com condições temperadas. Comparar os dois planetas em torno da mesma estrela poderá ajudar os cientistas a compreender como a distância molda as superfícies e as atmosferas planetárias.

Planetas tornam-se visíveis

Para confirmar os candidatos, a equipa combinou os dados do TESS com observações de vários telescópios terrestres. Recorreu-se à fotometria multicolorida para determinar se as quedas de brilho mantinham a mesma intensidade em diferentes filtros, tal como seria de esperar durante um verdadeiro trânsito planetário.

O MuSCAT2, instalado no Telescópio Carlos Sánchez, no Observatório do Teide, e o MuSCAT3, localizado no Havai, forneceram medições simultâneas em vários comprimentos de onda. Foram também utilizadas imagens de alta resolução para procurar estrelas próximas cuja luz pudesse contaminar o sinal e produzir um falso positivo.

O programa TRICERATOPS comparou cenários planetários com explicações alternativas, utilizando curvas de luz, dados do Gaia, imagens de alto contraste e modelos de populações estelares. As probabilidades de falsos positivos ficaram abaixo do limiar exigido, sem qualquer contribuição de fontes vizinhas conhecidas.

Uma rede neural denominada WATSON-Net proporcionou uma verificação independente, embora, por si só, não fosse suficiente para validar ambos os objetos. A conclusão surgiu da combinação de várias evidências: sinais periódicos consistentes, observações de acompanhamento multicoloridas, a ausência de fontes de contaminação e uma probabilidade estatística muito baixa de se tratar de falsos alvos.

Um mundo à beira do derretimento

O TOI-1752 b orbita a apenas 0,016 unidades astronómicas da sua estrela, aproximadamente 4% da distância entre Mercúrio e o Sol. A sua temperatura de equilíbrio estimada atinge os 1 036 Kelvin, o que é suficientemente elevado para o colocar perto do limiar a partir do qual certos tipos de rocha começam a derreter.

O termo "mundo de lava" descreve um cenário físico, não uma observação direta de oceanos incandescentes de rocha derretida. Os modelos indicam que o hemisfério diurno poderia conter rocha derretida, dependendo da sua composição, albedo e da eficiência com que o planeta redistribui o calor.

Dado o seu tamanho e a proximidade da sua estrela, é provável que seja rochoso e que tenha perdido qualquer atmosfera primordial. Mesmo assim, o magma poderia libertar gases do interior do planeta e sustentar uma atmosfera secundária continuamente reabastecida pela atividade superficial.

O estudo simulou observações com o Telescópio Espacial James Webb para distinguir entre superfícies nuas e atmosferas ricas em dióxido de carbono ou vapor de água. O sinal seria fraco, mas as observações de vários eclipses secundários poderiam revelar como o planeta emite calor, particularmente na região dos 15 micrómetros.

Habitável não significa habitado

O TOI-1752 c encontra-se dez vezes mais longe da estrela do que o seu companheiro, a 0,161 unidades astronómicas. A sua temperatura de equilíbrio ronda os 291 Kelvin, ou cerca de 18 graus Celsius, embora este valor idealizado não represente necessariamente a temperatura real da superfície do planeta.

Estar localizado dentro da "zona habitável otimista" significa apenas que o planeta recebe uma quantidade de energia que, segundo alguns modelos atmosféricos, poderia ser compatível com a existência de água líquida. Não confirma a presença de oceanos ou de vida. Os cientistas ainda precisam de determinar a sua massa, composição, pressão atmosférica, cobertura de nuvens e resposta à radiação estelar.

O seu raio coloca-o na categoria dos "sub-Netuno", uma classe de planetas ausente do nosso sistema solar que pode incluir mundos rochosos, planetas ricos em água ou mundos envoltos em espessas camadas de gás. Se o gás dominar a sua composição, poderá nem sequer ter uma superfície sólida acessível onde a água se possa acumular.

A sua massa ainda não foi medida, embora o estudo a estime em cerca de 5,2 massas terrestres e proponha observações de velocidade radial para a determinar com maior precisão. Assim que a sua massa e atmosfera forem melhor compreendidas, poderá ser rigorosamente comparado com o K2-18 b, outro sub-Neptuno temperado que continua a alimentar o debate científico.