Uma equipe liderada pelo Instituto Trottier de Pesquisa em Exoplanetas (IREx) da Universidade de Montreal fez o estudo mais preciso até o momento do sistema planetário L 98-59, e confirmou a existência de um quinto planeta na zona habitável da estrela, onde as condições podem permitir a existência de água líquida.

L 98-59, uma anã vermelha localizada a apenas 35 anos-luz da Terra, já abrigava três pequenos exoplanetas transitando, descobertos em 2019 pelo telescópio espacial TESS da Nasa, e um quarto planeta identificado por meio de medições de velocidade radial com o espectrógrafo ESPRESSO do European Southern Observatory. Todos esses planetas orbitam sua estrela mãe em uma configuração orbital compacta, a distâncias cinco vezes mais próximas que Mercúrio do Sol.

Com uma reanálise cuidadosa de um vasto conjunto de observações de telescópios espaciais e terrestres, a equipe liderada pelo pesquisador Charles Cadieux, da Universidade de Montreal e IREx, conseguiu determinar com precisão sem precedentes os tamanhos e massas dos planetas do sistema L 98-59.

“Esses novos resultados oferecem o quadro mais completo que já tivemos do fascinante sistema L 98-59”, disse Cadieux. “É uma demonstração poderosa do que podemos alcançar ao combinar dados de telescópios espaciais com instrumentos de alta precisão na Terra, e nos dá alvos chave para futuros estudos atmosféricos com o James Webb Space Telescope [JWST]”.

Todos os planetas do sistema têm massas e tamanhos compatíveis com os planetas terrestres. O planeta mais interno, L 98-59 b, tem apenas 84% do tamanho da Terra e cerca de metade da sua massa, tornando-o um dos raros "sub-Terras" conhecidos com parâmetros bem medidos.

Os dois planetas mais internos podem experimentar atividade vulcânica extrema devido ao aquecimento tidal, similar à lua Io de Júpiter no Sistema Solar. Já o terceiro planeta, com densidade muito baixa, pode ser um “mundo aquático”, um planeta enriquecido com água, diferente de qualquer coisa conhecida no nosso Sistema Solar.

As medições refinadas revelaram órbitas quase perfeitamente circulares para os planetas internos, uma configuração favorável para futuras detecções atmosféricas.

"Com sua diversidade de mundos rochosos e variedade de composições planetárias, L 98-59 oferece um laboratório único para abordar algumas das questões mais prementes do campo: O que são super-Terras e sub-Netunos? Os planetas se formam de maneira diferente ao redor de estrelas pequenas? Os planetas rochosos ao redor de anãs vermelhas podem manter atmosferas ao longo do tempo?", acrescenta René Doyon, coautor do estudo e professor da UdeM, além de diretor do IREx.

A confirmação do quinto planeta na zona habitável

Uma das principais descobertas deste estudo é a confirmação de um quinto planeta no sistema L 98-59. Este planeta, denominado L 98-59 f, não transita sobre sua estrela mãe — ou seja, não passa diretamente entre a Terra e a estrela — mas sua presença foi revelada através de variações sutis no movimento da estrela, detectadas por medições de velocidade radial com os dados do HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) e do espectrógrafo ESPRESSO.

L 98-59 f recebe cerca da mesma quantidade de energia estelar que a Terra recebe do Sol, colocando-o firmemente dentro da zona temperada, ou zona habitável, uma região onde a água poderia permanecer em forma líquida.

“Encontrar um planeta temperado em um sistema tão compacto torna essa descoberta particularmente emocionante”, afirmou Cadieux. “Isso destaca a notável diversidade dos sistemas exoplanetários e fortalece o argumento para estudar mundos potencialmente habitáveis ao redor de estrelas de baixa massa”.

Utilizando observações existentes para novas descobertas

Em vez de solicitar tempo adicional nos telescópios, a equipe fez essas descobertas confiando em um rico arquivo de dados do telescópio TESS da Nasa, dos espectrógrafos HARPS e ESPRESSO no Chile e do JWST. Eles utilizaram uma nova técnica de análise radial de linha por linha introduzida pelos pesquisadores do IREx em 2022 para melhorar significativamente a precisão dos dados. Combinada com um novo indicador de temperatura diferencial, também desenvolvido pela equipe, essa abordagem permitiu identificar e remover o sinal de atividade estelar, revelando o sinal planetário com detalhes sem precedentes.

Ao combinar essas medições aprimoradas com a análise dos transitos observados pelo JWST, a equipe dobrou a precisão das estimativas de massa e raio para os planetas conhecidos.

“Desenvolvemos essas técnicas para desbloquear esse tipo de potencial oculto em dados arquivados”, acrescenta Étienne Artigau, coautor do estudo e pesquisador da UdeM. “Isso também destaca como a melhoria nas ferramentas de análise nos permite aprimorar descobertas anteriores com dados que estavam apenas esperando para serem revisitados”.

Próximo passo: James Webb

Esses resultados confirmam L 98-59 como um dos sistemas mais atraentes e próximos para explorar a diversidade de planetas rochosos e, eventualmente, procurar sinais de vida. Sua proximidade, o tamanho pequeno de sua estrela e a variedade de composições planetárias e órbitas fazem deste sistema um candidato ideal para estudos atmosféricos com o JWST, algo que a equipe do IREx já começou.

“Com esses novos resultados, L 98-59 se junta ao seleto grupo de sistemas planetários próximos e compactos que esperamos entender com mais detalhes nos próximos anos”, disse Alexandrine L’Heureux, coautora do estudo e doutoranda da UdeM. “É emocionante ver L 98-59 ao lado de sistemas como TRAPPIST-1 na nossa busca para entender a natureza e a formação de planetas pequenos orbitando estrelas anãs vermelhas”.