Super-Terras

Algumas Super-Terras:

Em Junho de 2007, conhecíamos 12 Super-Terras e o planeta mais leve é o GL 581c.
É natural que o Corot aumente o nº de elementos da família nos próximos tempos e com o Kepler este número vai aumentar ainda mais. Mas o mais fascinante é que o Kepler vai apanhar planetas com o tamanho e a massa da Terra.
Até 2012 (ano em que será instalado o Espresso no VLT), não teremos nenhum instrumento na superfície capaz de medir variações na velocidade radial de 7 ou 8 cm/s, que é o que a Terra faz no Sol.
A viragem da década será assim o “tipping point” (ponto de viragem) na caça de planetas extra-solares. Teremos, nessa altura, uma boa ideia sobre a posição dos telúricos nos novos sistemas planetários.
Para já, das 12 “Super-Terras” conhecidas, apenas duas estão a mais de 1 U.A. da sua estrela. O resto está tudo muito perto com períodos orbitais de 1 a 84 dias. Veremos nos próximos meses se esta tendência se mantém, mas tudo indica que sim.

Em Junho de 2008, no “Workshop on Extra Solar Super-Earths“, foi anunciada a descoberta de cinco novas Super-Terras em torno de três estrelas: HD 40307, HD 47186, e HD 181433.
Ao contrário das Super-Terras conhecidas até agora que orbitam anãs vermelhas, estas orbitam estrelas de tipo espectral G e K.
Um dos sistemas, HD 40307, é uma anã de tipo espectral K2V com um sistema constituído por três Super-Terras com massas (relativamente à Terra) e períodos (em dias): 4.2(4.3), 6.9(9.6) e 9.1(20.5).
HD 47186 é uma anã de tipo espectral G6V com um Neptuno com parâmetros 22.8(4.1) e um gigante gasoso mais distante.
HD 181433 é uma anã de tipo espectral K5V com uma Super-Terra de parâmetros 7.6(9.4) e um também um gigante gasoso à distância.
Note-se que estas massas são limites mínimos. Vejam mais informação.

HD7924:
O projecto “NASA-University of California Eta-Earth Survey”, no qual participam G. Marcy e D. Fisher, tem como objectivo fazer um seguimento espectroscópico de precisão, usando o observatório Keck, das 230 estrelas mais próximas de tipo espectral G, K e M na espectativa de descobrir planetas com massas entre 3 e 30 vezes a da Terra.
Em Janeiro de 2009, os investigadores publicaram um artigo com a sua primeira descoberta: um planeta com uma massa mínima de 9.3 vezes a da Terra, e com um período de 5.4 dias, orbita a estrela HD7924. A dita estrela é uma anã de tipo espectral K0V, situada a 55 anos-luz de distância e visível na constelação de Cassiopeia.
Com esta descoberta, o número de planetas detectados, pela técnica da velocidade radial, com massa mínima inferior a 10 vezes a da Terra passa a ser de 8.
Os dados relativos a estes planetas podem ser vistos nesta tabela extraída do artigo em causa:
tabelasuperterras1
É interessante notar que todas as estrelas na tabela são de tipo espectral K ou M, uma vez que as variações na velocidade radial provocadas por planetas de pequena massa são mais fáceis de detectar em estrelas menos maciças.
Por outro lado, todas as estrelas são mais pobres em “metais” que o Sol ([Fe/H] negativo). Notem que para planetas maciços, existe uma forte correlação entre a existência de planetas e a elevada metalicidade da estrela. Aqui, curiosamente, esse não parece ser o caso, embora a amostra de apenas 8 planetas não permita tirar qualquer conclusão definitiva.
Finalmente, é importante frisar que a massa deduzida para os planetas é mínima. Na realidade, o que a técnica da velocidade radial permite calcular é M*sin(i), onde M é a massa do planeta e i é a inclinação da órbita do planeta relativamente ao nosso eixo de visão. Assim, é bem possível que alguns destes planetas tenham massas superiores às indicadas na tabela e sejam na realidade “Neptunos”. Essa possibilidade foi de resto já apontada para os planetas do sistema HD 40307.

gj1214
Em Dezembro de 2009, a revista Nature publicou um artigo cujo primeiro autor é o astrofísico David Charbonneau, descrevendo a descoberta da primeira Super-Terra em órbita de uma anã vermelha, a estrela Gliese 1214, situada a cerca de 42 anos-luz. A descoberta foi feita no âmbito do projecto MEarth.
O novo planeta, designado de GJ 1214b, orbita a estrela hospedeira em 1.58 dias a uma distância média de 2.1 milhões de km. A massa do planeta é de 6.5 vezes a massa da Terra e o seu raio 2.7 vezes o da Terra. Para além de ser o primeiro planeta em trânsito em torno de uma anã vermelha, a sua densidade é também uma novidade. Ao contrário da densidade do CoRoT-7b que é muito semelhante à da Terra (5.5 vezes a da àgua), correspondendo a um planeta formado fundamentalmente por rocha (silicatos principalmente) e metal, o GJ 1214b tem uma densidade de 1.8 vezes a da àgua. Isto implica que a sua constituição interna é muito diferente da de um planeta telúrico. Os autores apresentam um possível modelo que aponta para uma constituição fundamentalmente baseada em àgua (vários tipos de gelo, líquida e gasosa) envolvida numa fina camada (0.05% da massa) de hidrogénio e hélio. O núcleo deverá ser formado por rocha e metal e contribuir para apenas 1/4 da massa do planeta. No Sistema Solar, Uráno e Neptuno têm, acredita-se, constituições semelhantes embora tenham massas 2 a 3 vezes superiores à do GJ1214b.
A rocky and water-rich planet, has been discovered so close to our solar system that astronomers one day may be able to study its atmosphere.
And though astronomers are pretty certain the water exists, they don’t know its state, with speculations ranging from liquid water to water ice and an exotic state called a superfluid.

Com apenas 15% da massa do Sol a estrela GJ1214 tem uma luminosidade muito inferior pelo que, mesmo a uma distância tão pequena da mesma, o planeta tem uma temperatura estimada de apenas 400-550 Kelvin. O limite inferior de temperatura, equivalente a aproximadamente 127 graus centígrados, está muito próximo do ponto de condensação da àgua, o que torna o planeta ainda mais interessante. De facto, a análise dos trânsitos permitiu deduzir que o planeta tem uma atmosfera (entenda-se troposfera) com cerca de 200km de espessura. A troposfera da Terra, por comparação, tem apenas 10 a 15km.
Vejam a notícia na página do ESO. De facto, a confirmação do estatuto planetário do GJ1214b foi feita com o espectrógrafo HARPS.


Em Janeiro de 2010, quase no final do 215º Encontro da AAS (American Astronomical Society) houve ainda tempo para o anúncio da descoberta de mais uma Super-Terra em torno da estrela HD156668 na constelação Hércules.
O HD156668b orbita a estrela, de tipo espectral K3V, em 4.6 dias e tem uma massa mínima de 4.2 vezes a da Terra. A amplitude da variação da velocidade radial induzida pelo planeta na estrela é de apenas 1.89 m/s. A descoberta foi feita pela equipa do projecto Eta-Earth-Survey, liderada pelo conhecido Geoffrey Marcy. Para o efeito foi utilizado o espectrógrafo HIRES instalado no Observatório Keck que, juntamente com o HARPS, é o mais preciso da actualidade, sendo capaz de detectar variações de apenas 1 m/s na velocidade radial das estrelas.

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