Planeta super-Terra próximo pode ser nossa melhor oportunidade para descobrir vida extraterrestre.

“Procuramos por esse tipo de planeta porque eles são nossa melhor chance de encontrar vida em outro lugar,” disse Suvrath Mahadevan, Professor Verne M. Willaman de Astronomia na Penn State e co-autor de um recente artigo na The Astronomical Journal. “O exoplaneta está na zona habitável ou a ‘Zona do Goldilocks,’ a distância certa de sua estrela para que a água líquida possa existir em sua superfície, se tiver a atmosfera adequada.”

Duas Décadas de Observações Levam a um Avanço

Por muitos anos, os astrônomos que buscam planetas capazes de hospedar água líquida têm desenvolvido telescópios e ferramentas de modelagem cada vez mais avançadas para detectar variações extremamente sutis na luz das estrelas. Segundo Mahadevan, este novo resultado surgiu de mais de 20 anos de observações e representa uma das melhores oportunidades até agora para investigar um mundo potencialmente habitável.

O exoplaneta foi identificado usando dados do Habitable-Zone Planet Finder (HPF), um espectrômetro de alta precisão em infravermelho próximo que funciona como um prisma sofisticado para separar a luz das estrelas em seus componentes. O HPF está instalado no Telescópio Hobby-Eberly no Observatório McDonald, no Texas, e pesquisadores da Penn State lideraram seu projeto e construção para apoiar a busca por planetas semelhantes à Terra orbitando estrelas próximas.

“Chamamos de Habitable Zone Planet Finder, porque estamos procurando mundos que estão na distância certa de suas estrelas, onde a água líquida poderia existir em sua superfície. Este tem sido o objetivo central desse levantamento,” disse Mahadevan. “Esta descoberta representa um dos melhores candidatos na busca pela assinatura atmosférica de vida em outros lugares nos próximos cinco a dez anos.”

Detectando uma Sutil Oscilação Estelar

Mahadevan e sua equipe estudaram um grande conjunto de medições coletadas mundialmente ao longo de duas décadas. Sua análise focou na pequena, mas mensurável, “oscilação” da estrela hospedeira, GJ 251, causada pelas forças gravitacionais de planetas em órbita. Esses movimentos aparecem como leves deslocamentos Doppler na luz da estrela.

Primeiro, refinaram as medições de um planeta interno já conhecido, GJ 251 b, que completa uma órbita a cada 14 dias. Ao combinar as observações de longo prazo com os novos dados de alta precisão do HPF, os pesquisadores detectaram um sinal mais forte repetindo-se a cada 54 dias, apontando para a presença de um segundo planeta mais massivo. A confirmação adicional veio do espectrômetro NEID, outro instrumento desenvolvido por pesquisadores da Penn State e que opera no Observatório Kitt Peak no Arizona.

“Estamos na vanguarda da tecnologia e dos métodos de análise com este sistema,” disse Corey Beard, autor correspondente do artigo, que realizou a pesquisa enquanto obtinha seu doutorado em astrofísica na Universidade da Califórnia, Irvine. “Precisamos da próxima geração de telescópios para produzir imagens diretas deste candidato, mas o que também precisamos é de investimento da comunidade.”

Superando Atividade Estelar para Revelar Sinais Planetários

Uma das principais dificuldades na detecção de exoplanetas é separar o sinal de um planeta da própria atividade magnética da estrela, que Mahadevan comparou a uma forma de clima estelar. Manchas estelares e outras características superficiais podem simular as variações periódicas produzidas por planetas em órbita, criando a ilusão de uma presença planetária. Para distinguir entre os dois, a equipe usou técnicas avançadas de modelagem que analisam como os sinais se comportam em diferentes comprimentos de onda de luz.

“Este é um jogo difícil em termos de tentar superar a atividade estelar, assim como medir seus sutis sinais, desvendando leves sinais do que é essencialmente este fervilhante caldeirão magnetosférico da superfície estelar,” disse Mahadevan.

Ele observou que a detecção de planetas como GJ 251 c depende não apenas de equipamentos sofisticados, mas também de uma análise complexa e trabalho em equipe internacional. Projetos desse tipo necessitam de financiamento e coordenação de longo prazo, pois descobertas significativas podem levar décadas para surgir.

Colaboração e Ferramentas Avançadas Viabilizam a Descoberta

“Essa descoberta é um grande exemplo do poder da pesquisa multidisciplinar na Penn State,” disse Eric Ford, professor distinto de astronomia e astrofísica e diretor de pesquisa do Instituto de Ciências Computacionais e de Dados da Penn State (ICDS). “Mitigar o ruído da atividade estelar exigiu não apenas instrumentação de ponta e acesso a telescópios, mas também personalizar os métodos de ciência de dados para as necessidades específicas desta estrela e combinação de instrumentos. A combinação de dados de alta qualidade e métodos estatísticos de última geração permitiu que nossa equipe interdisciplinar transformasse dados em uma descoberta emocionante que abre caminho para futuros observatórios buscarem evidências de vida além do nosso sistema solar.”

Embora a tecnologia atual não possa produzir imagens diretas de GJ 251 c, Mahadevan afirmou que telescópios que estão por vir serão capazes de examinar a atmosfera do planeta, potencialmente revelando traços químicos de vida.

Preparando-se para Telescópios de Próxima Geração

“Estamos sempre focados no futuro,” disse ele. “Seja garantindo que a próxima geração de estudantes possa se envolver em pesquisas de ponta ou projetando e construindo novas tecnologias para detectar planetas potencialmente habitáveis.”

GJ 251 c está posicionado de maneira que telescópios avançados futuros poderão estudar diretamente. Mahadevan e seus alunos já estão se preparando para a era de telescópios de classe de 30 metros, que carregarão instrumentos capazes de imagear planetas rochosos nas zonas habitáveis de suas estrelas.

“Embora ainda não possamos confirmar a presença de uma atmosfera ou vida em GJ 251 c, o planeta representa um alvo promissor para futuras explorações,” disse Mahadevan. “Fizemos uma descoberta emocionante, mas ainda há muito mais para aprender sobre este planeta.”

O U.S. National Science Foundation, a NASA e a Heising-Simons Foundation apoiaram os aspectos desta pesquisa da Penn State.