Atmosfera da estrela permite prever a composição de exoplanetas rochosos

Imagem artística, com detalhe do exoplaneta Corot-7b. Este exoplaneta está tão próximo da sua estrela, que se encontra seguramente sujeito a condições extremas. O planeta cinco vezes a massa de Terra e é o exoplaneta que se conhece mais próximo da sua estrela. Crédito: ESO/L. Calçada

Imagem artística, com detalhe do exoplaneta Corot-7b. Este exoplaneta está tão próximo da sua estrela, que se encontra seguramente sujeito a condições extremas. O planeta tem cinco vezes a massa de Terra. Crédito: ESO/L. Calçada

Em dois artigos publicados recentemente, uma equipa de investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) mostra que a abundância relativa de alguns elementos pesados na estrela, como Magnésio (Mg), Silício (Si) e Ferro (Fe), influencia de forma crucial a composição dos exoplanetas rochosos.

Em vários artigos publicados anteriormente, sugere-se que a abundância relativa de Fe, Mg e Si medida no Sol é semelhante à presente na Terra, Vénus, Marte e ainda de alguns meteoritos. Assim, no Sistema Solar, a abundância relativa desses elementos na Fotosfera do Sol pode ser usada para inferir a composição e estrutura dos planetas rochosos.

A equipa do IA usou espetros de alta resolução, obtidos usando diferentes telescópios, para determinar os parâmetros estelares e as abundâncias de vários elementos, em 3 estrelas onde se conhecem exoplanetas rochosos – CoRoT-7, Kepler-10, e Kepler-93. Os resultados mostraram que, nos exoplanetas analisados e nas suas estrelas-mãe, encontramos o mesmo tipo de relação que foi medida para as composições químicas dos astros do Sistema Solar.

Para Nuno Cardoso Santos (IA e Universidade do Porto): “Os resultados mostram que uma análise detalhada à composição químicas das estrelas com planetas é importante, não só para determinar a arquitetura do sistema planetário, mas também para inferir a estrutura interna, composição e até potencial de habitabilidade de planetas individuais”.

O resultado estabelece que a abundância relativa Mg/Si pode desempenhar um papel importante na estrutura e composição interna de exoplanetas do tipo terrestre. Esta fração é por isso a chave para medir características de exoplanetas, como Massa ou Raio.

Como estes elementos são formados no interior de estrelas massivas ou em explosões de supernovas, Vardan Adibekyan (IA e Universidade do Porto) explica que “a sua abundância relativa depende de quando e onde se formaram na nossa galáxia. ”

“É interessante que a maior parte das estrelas com planetas de pequena massa que observámos têm uma abundância relativa Mg/Si maior que a observada na fotosfera do Sol. Mais interessante é este rácio aumentar com o tempo, o que nos leva a concluir que as estrelas-mãe de planetas antigos teriam uma composição diferente da do Sol, e que essas diferenças se devem refletir na composição e estrutura dos seus planetas rochosos”, acrescenta o investigador.

A equipa produziu ainda mais um artigo sobre a habitabilidade dos exoplanetas. Este artigo resultou das discussões entre investigadores de diferentes áreas, durante a conferência Habitability in the Universe: From the Early Earth to Exoplanets, organizada no Porto pelo IA, em maio deste ano.

Adibekyan comenta acerca deste trabalho: “O Universo está cheio de surpresas, e certamente que não há falta de questões interessantes. Mas eu acho que os exoplanetologistas se estão a aproximar cada vez mais da resposta a algumas das questões mais antigas e pertinentes da humanidade: Estamos sós no Universo, e qual é o nosso lugar nele?”

Estes estudos terão um impacto significativo na análise dos exoplanetas que serão descobertos por futuras missões especiais, em especial aquelas em que o IA é um dos parceiros, como a CHEOPS e a PLATO-2.0 (ESA).