Atmosfera das estrelas permite prever a composição de exoplanetas rochosos

Em dois artigos publicados recentemente, os investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) mostram 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 espectros 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 a massa ou o raio.

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

A equipa produziu ainda mais um artigo, que já foi submetido para publicação na revista Origins of Life and Evolution of Biospheres, 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).

Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço

Ciência na Imprensa Regional – Ciência Viva

Referências aos artigos:

O artigo “Constraining planet structure from stellar chemistry: the cases of CoRoT-7, Kepler-10, and Kepler-93” (DOI: 10.1051/0004-6361/201526850) foi publicado na revista Astronomy & Astrophysics, e tem como equipa N. C. Santos, V. Adibekyan, C. Mordasini, W. Benz, E. Delgado-Mena, C. Dorn, L. Buchhave, P. Figueira, A. Mortier, F. Pepe, A. Santerne, S. G. Sousa e S. Udry.

O artigo “From stellar to planetary composition: Galactic chemical evolution of Mg/Si mineralogical ratio” (DOI: 10.1051/0004-6361/201527059) foi publicado na revista Astronomy & Astrophysics, e tem como equipa V. Adibekyan, N. C. Santos, P. Figueira, C. Dorn, S. G. Sousa, E. Delgado-Mena, G. Israelian, e A. A. Hakobyan.

O artigo “Which type of planets do we expect to observe in the Habitable Zone?” foi submetido para publicação na revista Origins of Life and Evolution of Biospheres, e está disponível para consulta prévia no arXiv (1509.02429).