A busca por vida extraterrestre fora do nosso Sistema Solar está atualmente focada em planetas extra-solares dentro das 'zonas habitáveis' dos sistemas exoplanetários em torno de estrelas semelhantes ao Sol. Encontrar planetas parecidos com a Terra em torno de outras estrelas é o principal objetivo da missão Kepler da NASA.
A zona habitável (HZ) ao redor de uma estrela é definida como o intervalo de distâncias através das quais a água líquida poderia existir na superfície de um planeta terrestre, dada uma atmosfera suficientemente densa. Planetas terrestres são geralmente definidos como rochosos e similares à Terra em tamanho e massa. Uma visualização das zonas habitáveis em torno de estrelas de diferentes diâmetros e brilho e temperatura é mostrada aqui. A região vermelha é muito quente, a região azul é muito fria, mas a região verde é ideal para água líquida. Como pode ser descrito dessa maneira, o HZ também é chamado de Zona dos Cachinhos Dourados.
Normalmente, pensamos nos planetas em torno de outras estrelas como sendo semelhantes ao nosso sistema solar, onde um séquito de planetas orbita uma única estrela. Embora teoricamente possível, os cientistas debateram se algum planeta seria ou não encontrado em torno de pares de estrelas ou sistemas de estrelas múltiplas. Então, em setembro de 2011, pesquisadores da missão Kepler da NASA anunciaram a descoberta do Kepler-16b, um planeta frio, gasoso, do tamanho de Saturno, que orbita um par de estrelas, como a fictícia Tatooine de Guerra nas Estrelas.
Nesta semana, tive a chance de entrevistar um dos jovens que estudavam exoplanetas, Billy Quarles. Na segunda-feira, Billy e seus co-autores, o professor Zdzislaw Musielak e o professor associado Manfred Cuntz, apresentaram suas descobertas sobre a possibilidade de planetas semelhantes à Terra dentro das zonas habitáveis do Kepler 16 e outros sistemas estelares circulares, na reunião da AAS em Austin, Texas. .
"Para definir a zona habitável, calculamos a quantidade de fluxo incidente em um objeto a uma determinada distância", explicou Billy. “Também levamos em conta que diferentes planetas com diferentes atmosferas reterão o calor de maneira diferente. Um planeta com um efeito estufa realmente fraco pode estar mais próximo das estrelas. Para um planeta com um efeito estufa muito mais forte, a zona habitável estará mais longe. ”
“Em nosso estudo específico, temos um planeta orbitando duas estrelas. Uma das estrelas é muito mais brilhante que a outra. Tão mais brilhante que ignoramos o fluxo proveniente da estrela companheira menor e mais fraca. Portanto, nossa definição de zona habitável nesse caso é uma estimativa conservadora. ”
Quarles e seus colegas realizaram extensos estudos numéricos sobre a estabilidade a longo prazo das órbitas planetárias dentro do Kepler 16 HZ. "A estabilidade da órbita planetária depende da distância das estrelas binárias", disse Quarles. "Quanto mais distantes, mais estáveis eles são, porque há menos perturbações da estrela secundária."
Para o sistema Kepler 16, as órbitas planetárias ao redor da estrela primária são estáveis apenas para 0,0675 UA (unidades astronômicas). "Isso está bem dentro do limite interno de habitabilidade, onde o efeito estufa descontrolado assume", explicou Billy. Isso quase descarta a possibilidade de planetas habitáveis em órbita próxima da estrela principal do par. O que eles descobriram foi que as órbitas na Zona Dourada, ao redor do par de estrelas de baixa massa do Kepler 16, são estáveis em escalas de tempo de um milhão de anos ou mais, oferecendo a possibilidade de que a vida possa evoluir em um planeta dentro desse HZ.
A órbita aproximadamente circular do Kepler 16b, a cerca de 100 milhões de quilômetros das estrelas, fica na borda externa dessa zona habitável. Sendo um gigante do gás, 16b não é um planeta terrestre habitável. No entanto, uma lua parecida com a Terra, uma Lua Dourada, em órbita ao redor deste planeta, poderia sustentar a vida se fosse massiva o suficiente para reter uma atmosfera parecida com a Terra. "Determinamos que um exomoon habitável é possível em órbita em torno do Kepler-16b", disse Quarles.
Perguntei a Quarles como a evolução estelar afeta essas zonas de Goldilocks. Ele me disse: “Há várias coisas a considerar ao longo da vida de um sistema. Uma delas é como a estrela evolui ao longo do tempo. Na maioria dos casos, a zona habitável começa perto e depois sai lentamente. ”
Durante a vida útil da sequência principal de uma estrela, a queima nuclear de hidrogênio acumula hélio em seu núcleo, causando um aumento na pressão e na temperatura. Isso ocorre mais rapidamente em estrelas mais massivas e com menor metalicidade. Essas mudanças afetam as regiões externas da estrela, o que resulta em um aumento constante da luminosidade e da temperatura efetiva. A estrela se torna mais luminosa, fazendo com que o HZ se mova para fora. Esse movimento pode resultar em um planeta dentro do HZ, no início da vida útil da sequência principal de uma estrela, para ficar muito quente e, eventualmente, inabitável. Da mesma forma, um planeta inóspito originalmente fora do HZ pode descongelar e permitir que a vida comece.
"Em nosso estudo, ignoramos a parte da evolução estelar", disse o principal autor, Quarles. "Executamos nossos modelos por um milhão de anos para ver onde ficava a zona habitável para essa parte do ciclo de vida da estrela".
Estar à distância certa de sua estrela é apenas uma das condições necessárias para que um planeta seja habitável. Condições habitáveis em um planeta requerem várias condições geofísicas e geoquímicas. Muitos fatores podem impedir ou impedir a habitabilidade. Por exemplo, o planeta pode não ter água, a gravidade pode ser muito fraca para reter uma atmosfera densa, a taxa de grandes impactos pode ser muito alta ou os ingredientes mínimos necessários para a vida (ainda em debate) podem não estar lá.
Uma coisa está clara. Mesmo com todos os requisitos para a vida como a conhecemos, parece haver muitos planetas ao redor de outras estrelas e, muito provavelmente, Cachinhos Dourados ao redor de planetas, orbitando dentro das zonas habitáveis de estrelas em nossa galáxia, que detectar a assinatura da vida na atmosfera de um planeta ou lua ao redor de outro Sol parece ser apenas uma questão de tempo agora.
