Quatro planetas recém-descobertos em órbita da Estrela de Barnard: o que sabemos

A Estrela de Barnard é uma estrela pequena e de brilho tênue, do tipo que os astrônomos chamam de anãs vermelhas. Consequentemente, embora seja uma das estrelas mais próximas da Terra, de modo que sua luz leva apenas seis anos para chegar aqui, ela é muito fraca para ser vista a olho nu. Agora, quatro pequenos planetas foram descobertos orbitando a estrela. As equipes dos Estados Unidos e da Europa conseguiram essa detecção desafiadora usando instrumentos de precisão dos maiores telescópios do mundo.

A diminuta Estrela de Barnard tem um tamanho mais próximo de Júpiter do que do Sol. Apenas as três estrelas que compõem o sistema Alpha Centauri estão mais próximas de nós do que ela.

Os planetas recém-descobertos ao redor da Estrela de Barnard têm brilhos muito tênues para serem vistos diretamente, então como foram encontrados? A resposta está no efeito de sua gravidade sobre a estrela. A atração gravitacional mútua mantém os planetas em suas órbitas, mas também “puxa” a estrela, fazendo com que se mova em uma dança rítmica que pode ser detectada por espectrógrafos sensíveis. Os espectrógrafos dividem a luz da estrela em nos comprimentos de onda que a compõem. Eles podem ser usados para medir o movimento da estrela.

Mas um desafio significativo para a detecção destes chamados exoplanetas é o próprio comportamento da estrela. As estrelas são fluidas, com a fornalha nuclear em seu núcleo impulsionando movimentos de agitação que geram um campo magnético (assim como a agitação do núcleo fundido da Terra produz o campo magnético da Terra). As superfícies das estrelas anãs vermelhas estão repletas de tempestades magnéticas. Essa atividade pode imitar a assinatura de um planeta quando não há nenhum lá.

A tarefa de encontrar exoplanetas por esse método começa com a construção de instrumentos espectrográficos altamente sensíveis. Eles são montados em telescópios grandes o bastante para capturar luz suficiente da estrela. A luz é então enviada para o espectrógrafo, que registra os dados. Os astrônomos observam uma estrela durante meses ou anos. Após calibrar cuidadosamente os dados resultantes e levar em conta a atividade magnética estelar, é possível examinar os dados em busca dos minúsculos sinais que revelam planetas em sua órbita.

Em 2024, uma equipe liderada por Jonay González Hernández, do Instituto de Astrofísica das Ilhas Canárias, relatou quatro anos de monitoramento da Estrela de Barnard com o espectrógrafo Espresso, instalado no Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), no Chile. Eles confirmaram a presença de um planeta e relataram sinais provisórios que indicavam a existência de mais três planetas.

Agora, uma equipe liderada por Ritvik Basant, da Universidade de Chicago, em um artigo recém-publicado no Astrophysical Journal Letters, acrescentou três anos de monitoramento com o instrumento Maroon-X, instalado no telescópio Gemini North. A análise de seus dados confirmou a existência de três dos quatro planetas, enquanto a combinação de ambos os conjuntos de dados mostrou que todos os quatro planetas são reais.

Frequentemente, na ciência, quando as detecções ultrapassam os limites das capacidades atuais, é preciso refletir sobre a confiabilidade das descobertas. Será que há efeitos espúrios nos instrumentos que não foram levados em conta pelas equipes? Por isso, é reconfortante quando times independentes, usando diferentes telescópios, instrumentos e códigos de computador, chegam às mesmas conclusões.

Os planetas da Estrela de Barnard formam um sistema bem compactado e próximo, com períodos orbitais curtos, entre dois e sete dias terrestres (em comparação, o planeta mais próximo do Sol, Mercúrio, orbita em 88 dias). É provável que todos eles tenham massas menores que a da Terra. Provavelmente, são planetas rochosos, com superfícies de rocha nua, atingidas pela radiação de sua estrela. Eles devem ser quentes demais para conter água líquida e qualquer atmosfera provavelmente terá sido removida pela ação da estrela.

As equipes procuraram planetas de período mais longo, mais distantes na zona habitável da estrela, mas não encontraram nenhum. Não sabemos muito mais sobre os novos planetas, como seus tamanhos estimados. A melhor maneira de descobrir isso seria observar os trânsitos, quando os planetas passam em frente à sua estrela, e então medir a quantidade de luz estelar que eles bloqueiam. Mas os planetas da Estrela de Barnard não estão orientados de forma que os vejamos “de frente” a partir de nossa perspectiva. Isso significa que os planetas não transitam, tornando-os mais difíceis de estudar.

No entanto, os planetas da Estrela de Barnard nos dão informações sobre o processo de formação planetária. Eles teriam se formado em um disco protoplanetário de material que girava em torno da estrela quando ela era jovem. As partículas de poeira se uniram e gradualmente se transformaram em rochas que se agregaram em planetas. As anãs vermelhas são o tipo mais comum de estrela no Universo, e a maioria delas parece ter planetas. Sempre que temos observações suficientes de tais estrelas, encontramos planetas, portanto, é provável que haja muito mais planetas em nossa galáxia do que estrelas.

A maioria dos exoplanetas que foram descobertos em órbita de anãs vermelhas está próxima de sua estrela, bem dentro da zona habitável (onde a água líquida poderia sobreviver na superfície do planeta), mas isso se deve principalmente ao fato de que sua proximidade facilita muito sua localização. O fato de estarem mais próximos significa que a ação de sua força gravitacional é maior e que eles têm períodos orbitais mais curtos (portanto, não precisamos monitorar a estrela por tanto tempo). Isso também aumenta a probabilidade de transitarem e, portanto, de serem encontrados em pesquisas de trânsito.

A missão Plato, da da Agência Espacial Europeia (ESA), prevista para ser lançada em 2026, foi projetada para encontrar exoplanetas mais distantes de suas estrelas. Isso deve produzir muito mais planetas em suas zonas habitáveis, e começar a nos dizer se nosso próprio Sistema Solar, que não tem planetas tão próximos de sua estrela, é incomum.

Coel Hellier recebe financiamento de conselhos de pesquisa para a descoberta de exoplanetas.