Sabemos Quase Nada Sobre Proxima b, O Exoplaneta Mais Próximo da Terra

p>Todas as estrelas que enchem o céu nocturno trazem consigo uma das maiores esperanças e medos que a humanidade alguma vez se interrogou: a possibilidade de não estarmos sozinhos no Universo. Há uma geração atrás, cada estrela era considerada um ponto luminoso de esperança, mas não tínhamos ideia se os planetas eram comuns ou raros, e se o nosso Sistema Solar era um exemplo típico do que estava lá fora ou de uma enorme variedade de possibilidades. A partir de 2018, existem milhares de planetas confirmados orbitando outras estrelas, detectados através de uma multiplicidade de métodos e apresentando uma enorme diversidade de tamanhos, massas e propriedades orbitais. Pensa-se agora que pelo menos 80% de todas as estrelas têm companheiros planetários, e que quase todas elas têm muitos mundos nos seus Sistemas Solares.

Incluindo a estrela mais próxima de nós: Proxima Centauri.

O satélite Kepler descobriu a maioria dos candidatos planetários em torno de estrelas além do nosso Sol. A forma como funciona é através de algo conhecido como o método de trânsito. Quando um planeta, orbitando a sua estrela, passa entre a linha de visão que liga a Terra a essa estrela, uma pequena fracção dessa luz fica bloqueada. À medida que o planeta desliza para dentro e para fora do disco da estrela, veremos o fluxo começar a mergulhar, permanecer a um nível mais baixo e constante, e depois aumentar novamente para o seu valor original.

Com suficientes trânsitos de um único planeta, podemos determinar o seu período orbital, o seu raio relativo ao raio da estrela mãe, e a quantidade de radiação que atinge a sua superfície. O método de trânsito é poderoso, mas não lhe diz tudo.

Uma das coisas que não revela, no entanto, é a massa do planeta. Se substituísse instantaneamente a Terra por um planeta do mesmo tamanho, mas com o dobro (ou metade) da massa, a sua órbita permaneceria inalterada. Teria exactamente a mesma assinatura de trânsito: o mesmo período, frequência, perfil, e bloquearia a mesma quantidade de luz.

Mas existe um método que poderia revelar a massa do planeta: observar a estrela que está em órbita para pequenas variações. O método da oscilação estelar utiliza a terceira lei de Newton – que cada acção tem uma reacção igual e oposta – para inferir o puxão gravitacional do planeta sobre a estrela. À medida que a estrela se aproxima e afasta de nós, periodicamente, devido a este puxão gravitacional, a massa e a órbita do planeta podem ser provocadas.

Idealmente, podemos usar ambos os métodos num dado sistema estelar, determinando a massa, o raio e o período orbital de uma só vez. Com avanços futuros, poderá ser possível observar a luz solar filtrada ou reflectida para fora do planeta para aprender sobre a sua composição atmosférica, permitindo-nos inferir a presença de água, oxigénio, e talvez até de vida.

Com observatórios propostos como WFIRST, LUVOIR, e uma sombra estelar potencial, a capacidade de caracterizar completamente um planeta a partir de um sistema solar diferente do nosso poderá em breve encontrar-se ao nosso alcance.

Mas a maioria dos planetas não tem os alinhamentos serendipitais em que o método de trânsito se baseia. Se estivéssemos a olhar para o nosso Sistema Solar a partir de outra localização aleatória no espaço, haveria apenas 1% de probabilidade de Mercúrio, o planeta mais próximo do Sol, ter a geometria certa para um trânsito a ser observado, sendo os outros planetas ainda menos prováveis. Como com todas as coisas, são as nossas capacidades tecnológicas que limitam, em parte, o que podemos aprender sobre o Universo.

Mas um alinhamento serendipital não é necessário para usar o método de oscilação estelar (ou velocidade radial); basta observar cuidadosamente a sua estrela ao longo do tempo, e procurar variações minúsculas e periódicas no seu redshift e blueshift. Encontre a periodicidade, e pode inferir tanto o período como a massa do planeta em órbita.

Bem, pode-se encontrar o período, em qualquer caso. Encontrar a massa é mais desafiante, porque só podemos medir o movimento da estrela ao longo da nossa linha de visão: na direcção da frente para trás. Não podemos medir o movimento da estrela perpendicular à linha de visão: na direcção transversal (lado a lado ou para cima e para baixo).

Então o que podemos dizer, quando medimos uma estrela oscilante, é que ela tem um planeta com um período específico (o que significa que podemos determinar a distância orbital bastante bem) que tem uma massa de pelo menos uma quantidade específica. Se o planeta orbita quase até à linha de visão da estrela terrestre, então a sua massa está próxima do valor mínimo de massa. Mas se o planeta estiver mais inclinado, como a 20°, 40°, ou 80°, a massa pode estar em qualquer lugar desde ligeiramente até muito, muito mais alta.

Então agora, vamos a Proxima Centauri: a estrela mais próxima do nosso Sol. Observamo-la cuidadosamente tanto para a velocidade radial como para as imperfeições de trânsito, procurando qualquer sinal de um planeta à sua volta. Proxima Centauri é uma pequena estrela anã vermelha de baixa massa, emitindo apenas 0,17% da radiação do Sol. Há muitas maneiras de a estrela ser diferente da nossa, sendo mais pequena, mais fria, ardente e com muito mais frequência, e o facto de não viver durante milhares de milhões de anos, como o nosso Sol, mas sim durante triliões.

Proxima Centauri também faz parte de um sistema trinário, onde os dois componentes principais, Alfa Centauri A e B, são aproximadamente do tamanho do Sol e orbitam um ao outro relativamente perto, mas Proxima Centauri é muito mais baixa em massa, mais fresca, e mais distante.

Quando observamos Proxima Centauri, não vemos qualquer evidência de um mundo em trânsito, e quaisquer planetas que existam são demasiado escuros para serem vistos com imagens directas e a nossa tecnologia actual. Mas vemos as assinaturas, a partir da velocidade radial, de um mundo único e maciço que o orbita. A partir das observações que fizemos, podemos determinar as seguintes propriedades deste planeta, agora conhecido como Proxima b:

• Tem um período orbital de 11,2 dias.
• A quantidade de luz estelar que recebe de Proxima Centauri (65% do que recebemos aqui) deve dar-lhe temperaturas semelhantes às da Terra, se tiver uma atmosfera semelhante à Terra.
• Tem uma massa mínima de 130% da massa da Terra: um pouco mais maciça do que o nosso planeta.

Pode também haver outros planetas presentes, quer de massa mais baixa e/ou com períodos orbitais muito mais longos, aos quais as nossas observações ainda não são sensíveis. Mas este, pelo menos, é real.

Mas como é que é? É como a Terra? Há muitas maneiras que sabemos que deve ser diferente do nosso planeta Terra, incluindo:

• tem de estar arrumado à sua estrela, onde a mesma face está sempre virada para a estrela e a mesma face está sempre virada para longe,
• terá três zonas climáticas: uma ultra quente onde faz sempre sol, uma ultra fria onde é sempre noite, e uma na fronteira onde é sempre o pôr-do-sol/o sol nasce,
• e as erupções solares vindas da estrela serão potencialmente um perigo de despojamento da atmosfera.

podemos, evidentemente, inventar cenários em que o planeta se agarra ou reabastece a sua atmosfera, e tem condições propícias à vida. Mas isto nada mais é do que um desejo.

Na realidade, nem sequer sabemos se este planeta é semelhante à Terra ou ao Neptuno. A fronteira típica entre um mundo semelhante à Terra, onde se tem uma superfície rochosa com uma atmosfera fina, e um mundo semelhante a Neptuno, onde se tem um grande envelope de gás à volta do seu mundo, é de cerca de 2 massas terrestres. A Proxima b tem uma massa mínima de cerca de 1,3 Terras, mas isso se o alinhamento for perfeitamente à borda. Uma vez que não há trânsito, sabemos que o alinhamento não pode ser exactamente perfeito, mas quão imperfeito é? Isso é gloriosamente desconhecido.

Se o alinhamento estiver inclinado a mais de cerca de 25° da nossa linha de visão, é provável que seja um mundo gasoso, e não um mundo rochoso, semelhante à Terra. Mas neste ponto, sem mais informações, não podemos saber.

Se fossemos ser o mais exactos possível, afirmaríamos que existe um planeta, com um período orbital de 11,2 dias, orbitando a estrela mais próxima de nós: Proxima Centauri. Ela recebe 65% da energia solar que a Terra recebe, e tem uma massa mínima de 130% da massa da Terra. É isso mesmo. Isso é tudo o que sabemos com certeza. Se quiséssemos especular, poderíamos discutir todas as razões pelas quais a Proxima b é provavelmente inóspita à vida, que desafios (erupções solares, agarrar a sua atmosfera, provavelmente um mundo gasoso, etc.) este planeta enfrenta se quiser alcançar a habitabilidade, e o que teríamos de medir para saber com certeza.

Mas a verdade é que não sabemos mais do que isto. Até termos dados melhores e mais completos sobre este mundo, tudo o que sabemos é o seu período, a energia que recebe, e a sua massa mínima. A era da astronomia exoplanet está sobre nós, mas está ainda na sua infância em muitos aspectos. Interrogue-se sobre as possibilidades e sinta-se à vontade para especular sobre o que poderá estar lá fora, mas nunca confunda as suas esperanças com o que é realmente provável. A única forma de saber ao certo é construir os instrumentos e observatórios certos, e tomar os dados críticos. A única forma de saber o que está lá fora, com certeza, é descobrir por nós próprios.