A impressão artística de um planeta orbitando uma estrela anã-k. Essas estrelas podem ser os melhores alvos para identificar sinais de vida nas atmosferas dos seus planetas. [ESO / L. Calçada / Nick Risinger]
Sinais de vida em atmosferas planetárias são difíceis de detectar! Um novo estudo sugere que a melhor estratégia para descobri-los pode ser olhar planetas orbitando estrelas anãs-k.
A caça por impressões digitais
Existe vida além da Terra? Essa continua sendo uma das questões científicas mais profundas que os astrônomos estão atualmente posicionados para abordar, e o desenvolvimento de telescópios cada vez mais poderosos continua a nos aproximar de uma resposta.
Uma maneira que podemos esperar para usar esses telescópios para identificar a presença de vida em exoplanetas distantes é detectando bioassinaturas atmosféricas. Deixado sozinho, a atmosfera de um planeta deveria estar em equilíbrio químico. Mas quando a vida está presente, a atmosfera acumula o excesso de gases produzidos pelas impressões digitais que podemos esperar encontrar.
Assinaturas em metano
Os espectros de vários tipos de estrelas usadas pelo autor em modelos, incluindo o Sol (um anão G2V) e três tipos de anões K. K anãs produzem menos radiação na faixa de 200–350 nm. [Adaptado de Arney 2019]
Um bom exemplo dessas impressões digitais é a presença simultânea de oxigênio e metano na atmosfera de um planeta - algo que não deveria ocorrer se a vida não estivesse lá. A busca por essa bioassinatura é complicada pelo fato de que o metano na presença de oxigênio é destruído por meio de reações químicas dirigidas pela luz estelar; Se muito do metano for removido por essas reações fotoquímicas, não seremos capazes de detectá-lo.
Há esperança, no entanto: alguns planetas podem ser mais propensos a manter o metano produzido na vida em suas atmosferas do que outros. A luz estelar na faixa de 200–350 nm desencadeia essa reação - então, quanto menos luz a estrela hospedeira de um planeta produz nessa faixa, mais tempo o metano pode sobreviver na atmosfera do planeta. Isso significa que o tipo de estrela hospedeira é importante: os anões G, como o Sol, destruirão o metano nos ambientes de seus planetas mais rápido do que os anões M menores e mais frios.
Espectros do planeta modelo
Espectros de dois dos planetas quase modernos modelados pelo autor: um em torno do Sol e um em torno de uma estrela K6V. Linhas laranja mostram os espectros com o metano removido, facilitando a visualização das características de absorção de metano. As características de absorção são muito mais evidentes no planeta em torno do anão K. [Adaptado de Arney 2019]
Infelizmente, os anões M têm outras complicações que impedem o potencial para a vida - incluindo altos níveis de atividade estelar que causam a perda atmosférica de seus planetas. Por essa razão, a cientista Giada Arney (NASA Goddard SFC e NASA NExSS Virtual Planetary Laboratory) explorou as vantagens de um tipo diferente de estrela: K anão.
A vantagem do K-Dwarf
K anões caem entre anões G e M em tamanho e temperatura, e são mais abundantes que anões G. Mais fraco que o G, os anões K fornecem melhores taxas de contraste planeta-a-estrela que facilitam a observação de potenciais mundos habitáveis. E eles são menos ativos do que os anões, proporcionando um ambiente mais hospitaleiro para seus planetas.
Além desses benefícios, as anãs K também produzem menos radiação na faixa de 200–350 nm do que os anões G. Usando um modelo climático fotoquímico unidimensional para simular uma variedade de atmosferas planetárias, Arney demonstra que um planeta orbitando uma estrela K6V pode suportar aproximadamente uma ordem de magnitude mais metano na presença de oxigênio em relação a um planeta equivalente em torno de um anão G2V como o sol.
A impressão do artista para uma configuração possível da missão HabEx proposta, na qual uma starshade poderia ser usada para ajudar a melhorar a imagem de exoplanetas distantes. [NASA / JPL / Caltech]
Mas isso é suficiente para produzir assinaturas que podemos detectar em breve? Arney usa espectros sintetizados para mostrar que, com as tecnologias propostas para potenciais futuras missões como LUVOIRou HabEx , temos uma boa chance de detectar as assinaturas simultâneas de metano e oxigênio em planetas que orbitam estrelas do K-anão próximas. Assim, a “vantagem K-anã” nos dá uma grande lista de alvos promissores para as próximas grandes missões espaciais!
Fonte: Aasnova.org
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