Um novo estudo conduzido por equipe internacional de astronomos revela que quatro planetas de tamanho similar ao da Terra orbitam a mais próxima estrela semelhante ao Sol, tau Ceti, distante cerca de 12 anos luz, e visível a olho nu. Suas massas chegam a ser equivalentes a 1,7 vez a massa da Terra, o que situa entre os menores planetas até hoje detectados orbitando estrelas semelhantes ao Sol. Dois deles são "super Terras" localizados na zona habitável da órbita da estrela (a chamada zona Goldilocks), o que significa que eles reunem condições para a existência de água em estado líquido na superfície.
Os planetas foram detectado através da observação de oscilações no movimento de tau Ceti. Isso exigiu o emprego de técnicas suficientemente sensiveis para detectar variações no movimento da estrela da ordem de apenas 30 centímetros por segundo.
"Estamos, finalmente, transpondo um limite onde, atravérs de uma altamente sofisticada modelagem de grandes conjuntos de dados obtidos por multiplos observadores independentes, podemos distinguir, separar, o ruído de atividades na superfície estelar dos minúsculos sinais gerados pela atração gravitacional de planetas semelhantes à terra que as orbitam," disse o coautor Steven Vogt, professor de astronomia e astrofísica da Universidade da California em Santa Cruz.
Segundo o autor principal Fabo Feng, da Universidade de Hertfordshire, Reino Unido, os pesquisadores estão chegando impressionantemente próximos ao limite de 10 centimetros por segundo necessários para a detecção de planetas análogos à Terra. "Nossa detecção dessas oscilações tão pequenas é um marco na busca por planetas semelhantes à Terra, e à compreensão das condições de habitabilidade da Terra através da comparação com esses análogos," disse Feng. "Nós introduzimos novos métodos de remoção do ruído dos dados de forma a podermos revelar os tênues sinais planetários."
Os dois planetas mais externos ao redor de Ceti são, provavelmente, mundos habitáveis, embora um grande disco de detritos ao redor da estrela reduza essa habitabilidade devido ao intenso bombardeio por asteroides e cometas.
A mesma equipe também investigou tau Ceti há três anos, em 2013, quando o coautor Mikko Tuomi, da Universidade de Hertfordshire conduziu um esforço para o desenvolvimentos de técnicas de análise de dados, usando a estrela como um caso de referência. "We came up with an ingenious way of telling the difference between signals caused by planets and those caused by star's activity. We realized that we could see how star's activity differed at different wavelengths and use that information to separate this activity from signals of planets," Tuomi said.
Os pesquisadores, meticulosamente, aprimoraram a sensitividade de suas tecnicas e se tronaram capazes de descartar dois dos sinais que a equipe havia identificado em 2013 como sendo de planetas. "Entretanto, seja como for que olhemos para a estrela, parece haver ao menos quatro planetas rochosos orbitando-a," disse Tuomi. "Aos poucos, estamos aprendendo a distinguir a differença entre oscilações causadas por planetas daquelas causadas pela atividade superifial estelar. Isso nos permitiu essencialmente verificar a existencia dos dois planetas mais externos do sistema, potencialmente habitáveis."
Acredita-se que estrelas semelhantes ao Sol sejam os melhores objetivos na busca potr planetas habitaveis semelhantes à Terra, devido à semelhança delas em relação ao Sol. Ao contrario de estrelas menores, mais comuns, como as anãs vermelhas Proxima Centauri e Trappist-1, elas não são tão esmaecidas a ponto de os planetas estarem sob trava gravitacional (como ocorre com a Lua), com o mesmo lado voltado o tempo todo para a estrela-mãe. Tau Ceti é muito similar ao Sol, em tamanho e intensidade de brilho, e ambas abrigam sistemas multiplanetarios.
Os dados foram obtidos através do espectrografo HARPS (Observatorio Austral Europeu, no Chile) e do Keck-HIRES (Observatorio W. M. Keck , Mauna Kea, Havaí).
Uma artigo sobre as descobertas foi aceito para publicação na revista Astronomical Journal, disponivel online.
Tradução de Luiz M. Leitão da Cunha
A new study by an international team of astronomers reveals that four Earth-sized planets orbit the nearest sun-like star, tau Ceti, which is about 12 light years away and visible to the naked eye. These planets have masses as low as 1.7 Earth mass, making them among the smallest planets ever detected around nearby sun-like stars. Two of them are super-Earths located in the habitable zone of the star, meaning they could support liquid surface water.
The planets were detected by observing the wobbles in the movement of tau Ceti. This required techniques sensitive enough to detect variations in the movement of the star as small as 30 centimeters per second.
"We are now finally crossing a threshold where, through very sophisticated modeling of large combined data sets from multiple independent observers, we can disentangle the noise due to stellar surface activity from the very tiny signals generated by the gravitational tugs from Earth-sized orbiting planets," said coauthor Steven Vogt, professor of astronomy and astrophysics at UC Santa Cruz.
According to lead author Fabo Feng of the University of Hertfordshire, UK, the researchers are getting tantalizingly close to the 10-centimeter-per-second limit required for detecting Earth analogs. "Our detection of such weak wobbles is a milestone in the search for Earth analogs and the understanding of the Earth's habitability through comparison with these analogs," Feng said. "We have introduced new methods to remove the noise in the data in order to reveal the weak planetary signals."
The outer two planets around tau Ceti are likely to be candidate habitable worlds, although a massive debris disc around the star probably reduces their habitability due to intensive bombardment by asteroids and comets.
The same team also investigated tau Ceti four years ago in 2013, when coauthor Mikko Tuomi of the University of Hertfordshire led an effort in developing data analysis techniques and using the star as a benchmark case. "We came up with an ingenious way of telling the difference between signals caused by planets and those caused by star's activity. We realized that we could see how star's activity differed at different wavelengths and use that information to separate this activity from signals of planets," Tuomi said.
The researchers painstakingly improved the sensitivity of their techniques and were able to rule out two of the signals the team had identified in 2013 as planets. "But no matter how we look at the star, there seem to be at least four rocky planets orbiting it," Tuomi said. "We are slowly learning to tell the difference between wobbles caused by planets and those caused by stellar active surface. This enabled us to essentially verify the existence of the two outer, potentially habitable planets in the system."
Sun-like stars are thought to be the best targets in the search for habitable Earth-like planets due to their similarity to the sun. Unlike more common smaller stars, such as the red dwarf stars Proxima Centauri and Trappist-1, they are not so faint that planets would be tidally locked, showing the same side to the star at all times. Tau Ceti is very similar to the sun in its size and brightness, and both stars host multi-planet systems.
The data were obtained by using the HARPS spectrograph (European Southern Observatory, Chile) and Keck-HIRES (W. M. Keck Observatory, Mauna Kea, Hawaii).
A paper on the new findings was accepted for publication in the Astronomical Journal and is available online.
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