Um estudo internacional, que conta com a colaboração de vários investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), usou o satélite Cheops, da Agência Espacial Europeia (ESA), para observar a estrela Nu2 Lupi e os seus dois planetas mais interiores, que se sabia transitarem a estrela. O que a equipa não esperava era ver o terceiro planeta, um planeta aquático com uma órbita de mais de 100 dias, aparecer de surpresa nos dados do Cheops, também a transitar a estrela.
“Tínhamos como objetivo prosseguir os estudos da estrela Nu2 Lupi e observar os exoplanetas ‘b’ e ‘c’ passar em frente à estrela, mas durante um trânsito do planeta ‘c’ reparámos em algo fantástico: um trânsito inesperado do planeta ‘d’, que orbita mais longe da estrela”, explica Laetitia Delrez, investigadora da Universidade de Liège (Bélgica) e primeira autora do artigo que acaba de ser publicado na revista Nature Astronomy.
Localizada a uma distância de 48 anos-luz da Terra, a estrela pertence à constelação do Lobo (Lupi) e é brilhante o suficiente para ser visível a olho nu. Os seus três planetas conhecidos (designados Nu2 Lupi b, Nu2 Lupi c e Nu2 Lupi d) foram detetados em 2019 pelo espectrógrafo HARPS, instalado no telescópio de 3,6 metros do Observatório Europeu do Sul (ESO), pelo método das velocidades radiais.
Observações subsequentes recorrendo ao satélite TESS, da NASA, mostraram que os dois planetas mais interiores, com órbitas de 11,6 e 27,6 dias respetivamente, transitavam a sua estrela, mas desconhecia-se que o planeta “d”, com uma órbita de cerca de 107 dias, também passava em frente à sua estrela. Se orbitasse o Sol, o Nu2 Lupi d ficaria situado entre as órbitas de Mercúrio e Vénus.
Susana Barros, investigadora do IA e da Faculdade de Ciências da U.Porto (FCUP), sublinha a importância de estudar exoplanetas simultaneamente através dos métodos dos trânsitos e das velocidades radiais, que em conjunto permitem “medir o seu diâmetro e inclinação da órbita e daí calcular a massa. Sabendo a massa e o diâmetro do planeta, podemos estabelecer limites à sua composição, isto é, a quantidade de rocha, gelo e gases que o compõem.”
“Sendo uma das três estrelas mais brilhantes que se conhece com exoplanetas com essas características, a Nu2 Lupi é um exemplo perfeito de um alvo preferencial. Não seria de admirar que num futuro próximo surgissem muitas descobertas inovadoras relacionadas com as atmosferas desses planetas.”
Olivier Demangeon (IA e FCUP)
Um dos maiores desafios da astronomia moderna é estudar atmosferas de exoplanetas pequenos, com tamanhos entre a Terra e Neptuno, mas a maioria dos exoplanetas de longo período descobertos até agora transitam estrelas pouco brilhantes, o que torna quase impossível a observação das suas atmosferas. Assim, um dos grandes objetivos do CHEOPS é descobrir alvos preferenciais para esses estudos.
Sérgio Sousa (IA e U.Porto), um dos representantes portugueses no concelho do consórcio do CHEOPS, sublinha que, apesar de ser uma pequena missão da ESA, o CHEOPS continua a demonstrar a sua enorme capacidade, ao apanhar este trânsito improvável de um planeta de longo período no sistema Nu2 Lupi.“Esta elevada precisão fotométrica só é possível porque estamos a fazer observações fora da nossa atmosfera, ao mesmo tempo que tentamos perceber e corrigir erros sistemáticos nos instrumentos, característicos das observações do Cheops”.
Em conjunto com os dados já conhecidos, a elevada precisão do Cheops permitiu à equipa determinar que o planeta “d” tem cerca de 2,5 vezes o diâmetro da Terra, mas uma massa 8,8 vezes maior do que o nosso planeta. A sua composição será semelhante à do planeta “c”, sendo ambos planetas aquáticos, envolvidos em atmosferas de hidrogénio e hélio. Calcula-se que quase 1/4 da composição de ambos será formada por água, por isso terão bastante mais água do que a Terra. Já a composição do planeta “b” parece ser sobretudo rochosa.
Infografia sobre o sistema exoplanetário Nu2 Lupi. (Créditos: ESA; Dados: L. Delrez et al [2021])
A participação do IA no consórcio do CHEOPS faz, de resto, parte de uma estratégia mais abrangente para promover a investigação em exoplanetas em Portugal, através da construção, desenvolvimento e definição científica de vários instrumentos e missões espaciais, como o CHEOPS ou o espectrógrafo ESPRESSO, já em funcionamento no Observatório do Paranal (ESO).
Esta estratégia irá continuar durante os próximos anos, com o lançamento do telescópio espacial PLATO (ESA), e a instalação do espectrógrafo HIRES no maior telescópio da próxima geração, o ELT (ESO).
