Preparando-se para o primeiro eVolution Explorer: detectando a população primordial de exoplanetas em trânsito

A população de pequenos exoplanetas próximos pode ser composta por corpos com envelopes dominados por hidrogênio/hélio ou com interiores ricos em água. Ambos os cenários de formação planetária são consistentes com as características observadas na população planetária atual em termos de massa, raio e períodos orbitais. No entanto, essas hipóteses são difíceis de diferenciar apenas pela demografia de planetas maduros, o que representa um desafio significativo para a compreensão da evolução planetária.

Os "anões gasosos", caracterizados por envelopes de hidrogênio/hélio, possuem atmosferas com baixo peso molecular médio. Em contraste, os "mundos aquáticos" apresentam envelopes significativamente mais pesados. Como resultado dessas diferenças composicionais, os dois cenários seguem trilhas de evolução distintas que divergem significativamente nos estágios iniciais de sua formação. A capacidade de observar e caracterizar esses planetas em suas fases jovens é crucial para distinguir entre essas vias evolutivas.

Para superar essa dificuldade, propomos que uma missão de levantamento fotométrico multibanda em órbita baixa da Terra, no âmbito do Programa de Pequenos Exploradores da NASA (SMEX), pode ser fundamental. Tal missão teria a capacidade de determinar a frequência de planetas jovens próximos com uma precisão de até 5% e, assim, diferenciar de forma definitiva entre as hipóteses de formação. Esta abordagem oferece uma nova perspectiva para investigar a população primordial de exoplanetas.

Simulamos uma missão com duração de 2, 5 anos, projetada para realizar fotometria de campo amplo multibanda simultânea. Esta capacidade abrangeria o ultravioleta próximo (NUV), o óptico e o infravermelho próximo (NIR), permitindo uma caracterização abrangente dos alvos. A escolha dessas bandas espectrais é estratégica para capturar as assinaturas atmosféricas e superficiais que distinguem os diferentes tipos de planetas jovens.

A missão proposta realizaria um levantamento fotométrico detalhado de 30 campos de observação distintos. Esses campos seriam cuidadosamente selecionados para investigar a população de estrelas jovens, que são os berçários dos exoplanetas. Espera-se que esta missão produza a detecção de aproximadamente 100 planetas em trânsito localizados em aglomerados de estrelas jovens e associações. Este número representa um aumento substancial em relação aos dados atuais, visto que apenas cerca de 20 desses planetas são conhecidos atualmente por meio das missões K2 e TESS.