O Estudo Químico de Estrelas Anãs M com Exoplanetas do tipo Terra - Kepler 138 e Kepler 186

September 16, 2017

Título do ArtigoChemical Abundances of M-dwarfs from the APOGEE Survey. I. The Exoplanet Hosting Stars Kepler-138 and Kepler-186

 

Primeir@ autor@: Diogo Souto

 

Revista publicada: The Astrophysical Journal, Volume 835, Página 12, fevereiro de 2017

 

 

Estrelas anãs-M aparecem como as melhores candidatas à procura de exoplanetas do tipo-Terra, principalmente pelo fato de terem baixa massa e raio, o que facilita a detecção de planetas pelos métodos de velocidade radial e de trânsito estelar. Entretanto, pouco se conhece sobre esta classe espectral na literatura e um dos objetivos deste trabalho é o estudo químico detalhado de estrelas anãs-M, desenvolvido através de espectroscopia em alta resolução no infravermelho.

 

Nos últimos dias, vimos várias noticias de descobertas de exoplanetas de tamanho similar à Terra, e praticamente todos estes planetas estão orbitando estrelas anãs M. O sistema de proxima centauri b comporta o exoplaneta mais próximo do nosso sistema solar, que orbita a estrela anã M Prox centauri b, a apenas 4.3 anos luz de distância do sistema Solar. Outro sistema interessante descoberto é o de Trappist-1, um sistema com sete exoplanetas de tamanho similar a Terra, e além disto, três destes estão localizados na zona habitável da estrela. Zona esta em que é possível encontrar água no estado líquido, que é fundamental para a criação e manutenção da vida como conhecemos.

 

Neste artigo apresentamos os resultados pioneiros no estudo químico de estrelas anãs-M que foram desenvolvidos com espectros APOGEE. Pela primeira vez, mostramos ser possível obter abundâncias químicas para 13 elementos (C, O, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn e Fe) em estrelas anãs-M com temperatura efetiva da ordem de 3800 K. A mesma metodologia apresentada também é válida para anãs-M mais frias, com temperaturas efetiva entre 2500 – 4000 K.

 

O trabalho foi desenvolvido a partir de duas estrelas com exoplanetas detectados, Kepler-138 e Kepler-186. Kepler-138 possui um sistema com três exoplanetas descobertos até o presente momento onde, Kepler-138b aparece como um dos menores exoplanetas já descobertos, com massa e tamanho similar à Marte. Por outro lado, Kepler-186 é um sistema com cinco exoplanetas, onde o mais conhecido destes é Kepler-186f, um exoplaneta de tamanho e densidade similares à Terra e, mais importante, localizado na zona habitabilidade da estrela. Neste artigo foi elaborado um atlas de linhas espectrais para estrelas anãs-M com Teff ∼ 3800 K, apontando os melhores indicadores de temperatura efetiva espectroscópica (linhas de OH e H2O) e de abundâncias químicas.

 

O resultado mais importante deste trabalho foi a demonstração que se pode fazer uma análise de abundâncias detalhada de 13 elementos químicos a partir de espectros APOGEE de estrelas anãs-M. Este é o primeiro estudo deste tipo e a primeira vez que abundâncias químicas detalhadas de um grande número de elementos são apresentadas para anãs-M, e, em particular, para duas estrelas estrelas anãs-M que hospedam exoplanetas descobertos pela missão Kepler. Este trabalho pioneiro abrirá uma nova janela no estudo desta classe estelar.

 

O estudo da composição química das estrelas com exoplanetas, Kepler-138 e Kepler- 186, mostrou que ambas possuem metalicidades próximas da solar, onde: [Fe/H] = -0.09 ± 0.09 dex e [Fe/H] = -0.08 ± 0.10 dex, para Kepler-138 e Kepler-186, respectivamente. As razões C/O obtidas foram: C/O = 0.55 ± 0.10 para Kepler-138 e 0.52 ± 0.12 para Kepler-186. Além disto, observamos que a estrela Kepler-186 é mais rica em silício, [Si/Fe] = +0.18, elemento este que controla a estrutura interna de planetas rochosos.

 

A Figura 1 apresenta a distribuição da razão Mg/Si sobre C/O para as duas estrelas analisadas em comparação com resultados da literatura para estrelas do tipo Solar. É evidente que Kepler 186 possui um padrão químico diferenciado, a alta razão de Mg/Si nesta estrela pode interferir diretamente nos tipos de compostos nos seus exoplanetas. Por exemplo, no exoplaneta rochoso que também esta localizado na zona habitável, o Kepler 186-f, uma baixa razão de Mg/Si pode acarretar em uma crosta muito mais densa, uma vez que sobre densidade de silício deve competir com o ferro nas camadas internas da estrela. Esta discussão foi tema da edição de abril da revista Fapesp, que pode ser acessada aqui, em português.

 

 

Figura 1 - diagrama C/O versus Mg/Si. Nossos resultados para Kepler-138 e Kepler-186 são mostrados como triângulos azuis e vermelhos. As linhas tracejadas representam os valores solares para as relações C/O e Mg/Si. Os círculos verdes são estrelas com exoplanetas detectados e pontos cinzentos referem-se a estrelas com status de hospedagem de planeta desconhecido de Brewer & Fisher (2016). Os diamantes roxos são estrelas Kepler com pequenos planetas de Schuler et al. (2015). O painel superior mostra um histograma da distribuição normalizada de Mg/Si, assim como no painel direito para C/O. 

 

 

Comparações das metalicidades obtidas para as duas estrelas analisadas com metalicidades derivadas a partir de espectros de baixa resolução da literatura indicam possíveis diferenças sistemáticas de ∼ 0.2 dex. Comparações futuras usando amostras maiores de espectros APOGEE podem auxiliar em calibrações para espectros de baixa resolução de anãs M.

 

 

 

 

Share on Facebook
Share on Twitter
Please reload

Olá! Eu sou Doutor em Astronomia e vou te informar um pouco sobre os meus projetos de pesquisa e sobre as mais importantes descobertas atuais da Astrofísica moderna. =D

 

Read More

 

About Me
Search by Tags

© 2023 by Going Places. Proudly created with Wix.com