Trinta anos após a descoberta do primeiro exoplaneta, astrônomos detectaram mais de 7.000 deles em nossa galáxia. Mas ainda há bilhões a mais para serem descobertos. Ao mesmo tempo, exoplanetologistas começaram a se interessar por suas características, com o objetivo de encontrar vida em outros lugares do universo. Este é o pano de fundo para a descoberta da super-Terra HD 20794 d por uma equipe internacional incluindo a Universidade de Genebra (UNIGE) e o NCCR PlanetS.

O novo planeta está em uma órbita excêntrica , de modo que oscila dentro e fora da zona habitável de sua estrela. Esta descoberta é fruto de 20 anos de observações usando os melhores telescópios do mundo. Os resultados são publicados no periódico Astronomy & Astrophysics .

"Estamos sozinhos no universo?" Por milhares de anos, essa questão ficou confinada à filosofia, e só muito recentemente a ciência moderna começou a fornecer hipóteses e evidências sólidas para respondê-la. No entanto, os astrônomos estão fazendo um progresso lento.

Cada nova descoberta, seja teórica ou observacional, acrescenta ao edifício ao empurrar para trás os limites do conhecimento. Este foi o caso da descoberta em 1995 do primeiro planeta orbitando uma estrela diferente do sol, que rendeu a dois pesquisadores da UNIGE, Michel Mayor e Didier Queloz, o Prêmio Nobel de Física de 2019. O consenso científico atual aponta para a existência de um sistema planetário para cada estrela em nossa galáxia.

Os astrônomos agora estão procurando exoplanetas que sejam mais fáceis de caracterizar ou tenham características interessantes para testar suas hipóteses e consolidar seus conhecimentos. É o caso do planeta HD 20794 d, que acaba de ser detectado por uma equipe que inclui membros do Departamento de Astronomia da UNIGE.

Este planeta promissor é uma super-Terra, um planeta telúrico maior que a Terra. Ele faz parte de um sistema planetário contendo dois outros planetas. Ele orbita uma estrela tipo G, como o sol, a uma distância de apenas 19,7 anos-luz, o que é, na escala do universo, na vizinhança muito próxima da Terra.

Essa "proximidade" facilita seu estudo, pois seus sinais de luz são mais visíveis e fortes. "HD 20794, em torno da qual HD 20794 d orbita, não é uma estrela comum", explica Xavier Dumusque, professor sênior e pesquisador do Departamento de Astronomia da UNIGE e coautor do estudo.

"Sua luminosidade e proximidade o tornam um candidato ideal para futuros telescópios cuja missão será observar diretamente as atmosferas de exoplanetas."

O interesse no planeta HD 20794 d está em sua posição na zona habitável de sua estrela, a zona que delimita o local onde pode existir água líquida , uma das condições necessárias para o desenvolvimento da vida como a conhecemos. Essa zona depende de vários fatores, principalmente das propriedades estelares.

Para estrelas como o Sol ou HD 20794, ele pode se estender de 0,7 a 1,5 unidades astronômicas (UA), abrangendo não apenas a órbita da Terra, mas também a de Marte no caso do Sol. O exoplaneta HD 20794 d leva 647 dias para orbitar sua estrela, cerca de 40 dias a menos que Marte.

Em vez de seguir uma órbita relativamente circular, como a Terra ou Marte, HD 20794 d segue uma trajetória elíptica com grandes mudanças na distância até sua estrela durante sua revolução. O planeta oscila, portanto, entre a borda interna de sua estrela HZ (0,75 UA) e fora dela (2 UA) ao longo de sua órbita.

Essa configuração é de particular interesse para os astrônomos porque permite que eles ajustem modelos teóricos e testem sua compreensão da noção de habitabilidade de um planeta. Se houver água em HD 20794 d, ela passaria do estado de gelo para o estado líquido, propício ao surgimento da vida, durante a revolução do planeta ao redor da estrela.

Detectar essa super-Terra não foi fácil e o processo foi iterativo. A equipe analisou mais de 20 anos de dados de instrumentos de última geração, como ESPRESSO e HARPS. Para este último, os cientistas puderam contar com YARARA, um algoritmo de redução de dados desenvolvido recentemente na UNIGE.

Durante anos, os sinais planetários foram obscurecidos por ruído, dificultando discernir se os planetas realmente existiam. "Analisamos os dados durante anos, eliminando cuidadosamente as fontes de contaminação", explica Michael Cretignier, pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Oxford, coautor do estudo e desenvolvedor do YARARA durante seu Ph.D. na UNIGE.

A descoberta de HD 20794 d fornece aos cientistas um laboratório interessante para modelar e testar novas hipóteses em sua busca por vida no universo.

A proximidade deste sistema planetário com sua estrela brilhante também o torna um alvo principal para instrumentos de próxima geração, como o espectrógrafo ANDES para o Extremely Large Telescope (ELT) do ESO. Saber se este planeta abriga vida ainda exigirá uma série de marcos científicos e uma abordagem transdisciplinar.

As condições para sua habitabilidade já estão sendo estudadas pelo novo Centro para a Vida no Universo (CVU) da Faculdade de Ciências da UNIGE.