LHS 1140b

Um exoplaneta orbitando uma estrela anã vermelha distanteda terra 40 anos-luz pode ser o novo detentor do título de “melhor lugar onde procurar por sinais de vida além do Sistema Solar”. Utilizando o instrumento HARPS da ESO em La Silla, e outros telescópios ao redor do mundo, uma equipe internacional de astrônomors descobriu uma “super-Terra” orbitando a zona habitável ao redor da esmaecida estrela LHS 1140. Este astro é um pouco maior e muito mais massivo do que a Terra e, provavelmente, reteve a maior parte de sua atmosfera. Isso, aliado ao fato de que ele passa em frente de sua estrela-mãe enquanto a orbita, o torna um dos mais emocionantes alvos para estudos atmosféricos. Os resultados irão aparecer na edição de 20 de abril de 2017 da revista Nature.

A recém-descoberta super-Terra LHS 1140b orbita a zona habitável ao redor de uma esmaecida estrela anã vermelha, chamada LHS 1140, na constelação de Cetus (O Monstro Marinho). Anãs vermelhas são muito menores e mais frias do que o Sol e, embora LHS 1140b esteja dez vezes mais próximo de sua estrela do que a Terra em relação ao Sol, ela só recebe cerca de metade da luz solar de sua estrela do que a Terra e situa-se no meio da zona habitável. A órbita é vista quase de lado a partir da Terra, e quando o exoplaneta passa em frente à estrela uma vez a cada órbita, bloqueia um pouco de sua luz a cada 25 dias.

“este é o mais emocionante exoplaneta que já vi na década passada,” disse o autor principal Jason Dittmann, do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (Cambridge, EUA). “Não poderíamos esperar um alvo melhor para execuatrmos uma das maiores buscas da ciência — procurar provas da existência de vida além da Terra.”

"As condições presentes da anã vermelha são particularmente favoráveis — LHS 1140 gira mais lentamente e emite menos radiação de alta energia do que outras estrelas  similares de baixa massa," explica o membro da equipe Nicola Astudillo-Defru, do Observatório de Genebra, na Suíça.

Para a vida da forma cuja existência conhecemos, um planeta tem de ter água superficial em estado líquido e reter uma atmosfera. Quando anãs vermelhas são jovens, sabe-se que emitem radiação que pode ser prejudicial às atmosferas dos planetas que as orbitam. Nesse caso, o grande tamanho do planeta significa que um oceano de magma poderia ter existido em sua superfície durante milhões de anos. Esse oceano fervilhante de lava poderia lançar vapor na atmosfera muito depois de a estrela ter-se acalmado em seu atual brilho constante, reabastecendo o planeta de água.

A descoberta foi feita inicialmente com a instalação MEarth, que detectou o primeiro indício, reduções características na luz quando o exoplaneta passava em frente à estrela. O instrumento HARPS da ESO, o High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher, fez então cruciais observações de acompanhamento, as quais confirmaram a presença da  super-Terra. O HARPS também ajudou a descrever o período orbital e permitiu deduzir a massa e densidade do exoplaneta.

Os astrônomos estimam a idade do planeta em, no mínimo cinco bilhões de anos. Também deduziram que ele tem um diâmetro 1,4 vez maior que o da Terra — quase 18.000 quilômetros. Mas tendo uma massa em torno de sete vezes maior que a da Terra, e, portanto, uma densidade muito maior, isso implica que o exoplaneta é, provavelmente, feito de rocha, com um denso núcleo de ferro.

Esta  super-Terra pode se a melhor candidata até hoje para futuras observações para esrudar e caracterizar sua atmosfera, se houver uma. Dois dos membros europeus da equipe, Xavier Delfosse e Xavier Bonfils, ambos do CNRS e IPAG em Grenoble, França, concluem: “O sistema LHS 1140 pode provar-se um alvo ainda mais importante para a futura caracterização de planetas na zona habitável do que Proxima b ou TRAPPIST-1. Este tem sido um ano notável para descobertas de exoplanetas!”.

Em particular, observações que surgirão em breve com o Hubble permirião avaliar exatamente quanta radiação de alta energia é lançada sobre LHS 1140b, para que sua capacidade de abrigar vida  possa ser mais controlada.

Mais para o futuro — quando novos telescópios como o Telescópio Extremamente Grande da ESO estiverem operando — é provável que possamos fazer observações detalhadas das atmosferas de exoplanetas, e LHS 1140b é um excepcional candidato para tais estudos.

Tradução de Luiz Leitão da Cunha

An exoplanet orbiting a red dwarf star 40 light-years from Earth may be the new holder of the title “best place to look for signs of life beyond the Solar System”. Using ESO’s HARPS instrument at La Silla, and other telescopes around the world, an international team of astronomers discovered a “super-Earth” orbiting in the habitable zone around the faint star LHS 1140. This world is a little larger and much more massive than the Earth and has likely retained most of its atmosphere. This, along with the fact that it passes in front of its parent star as it orbits, makes it one of the most exciting future targets for atmospheric studies. The results will appear in the 20 April 2017 issue of the journal Nature.

The newly discovered super-Earth LHS 1140b orbits in the habitable zone around a faint red dwarf star, named LHS 1140, in the constellation of Cetus (The Sea Monster). Red dwarfs are much smaller and cooler than the Sun and, although LHS 1140b is ten times closer to its star than the Earth is to the Sun, it only receives about half as much sunlight from its star as the Earth and lies in the middle of the habitable zone. The orbit is seen almost edge-on from Earth and as the exoplanet passes in front of the star once per orbit it blocks a little of its light every 25 days.

“This is the most exciting exoplanet I’ve seen in the past decade,” said lead author Jason Dittmann of the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (Cambridge, USA). “We could hardly hope for a better target to perform one of the biggest quests in science — searching for evidence of life beyond Earth.”

"The present conditions of the red dwarf are particularly favourable — LHS 1140 spins more slowly and emits less high-energy radiation than other similar low-mass stars," explains team member Nicola Astudillo-Defru from Geneva Observatory, Switzerland.

For life as we know it to exist, a planet must have liquid surface water and retain an atmosphere. When red dwarf stars are young, they are known to emit radiation that can be damaging for the atmospheres of the planets that orbit them. In this case, the planet's large size means that a magma ocean could have existed on its surface for millions of years. This seething ocean of lava could feed steam into the atmosphere long after the star has calmed to its current, steady glow, replenishing the planet with water.

The discovery was initially made with the MEarth facility, which detected the first telltale, characteristic dips in light as the exoplanet passed in front of the star. ESO’s HARPS instrument, the High Accuracy Radial velocity Planet Searcher, then made crucial follow-up observations which confirmed the presence of the super-Earth. HARPS also helped pin down the orbital period and allowed the exoplanet’s mass and density to be deduced.

The astronomers estimate the age of the planet to be at least five billion years. They also deduced that it has a diameter 1.4 times larger than the Earth — almost 18.000 kilometres. But with a mass around seven times greater than the Earth, and hence a much higher density, it implies that the exoplanet is probably made of rock with a dense iron core.

This super-Earth may be the best candidate yet for future observations to study and characterise its atmosphere, if one exists. Two of the European members of the team, Xavier Delfosse and Xavier Bonfils both at the CNRS and IPAG in Grenoble, France, conclude: “The LHS 1140 system might prove to be an even more important target for the future characterisation of planets in the habitable zone than Proxima b or TRAPPIST-1. This has been a remarkable year for exoplanet discoveries!”.

In particular, observations coming up soon with the NASA/ESA Hubble Space Telescope will be able to assess exactly how much high-energy radiation is showered upon LHS 1140b, so that its capacity to support life can be further constrained.

Further into the future — when new telescopes like ESO’s Extremely Large Telescope are operating — it is likely that we will be able to make detailed observations of the atmospheres of exoplanets, and LHS 1140b is an exceptional candidate for such studies.