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Descobrindo mundos novos com um jogo de luz e sombra


lustração de um planeta transitando enfrente a sua estrela mãe.

Os astrônomos usam muitos métodos diferentes para descobrir planetas para lá do Sistema Solar, mas o mais bem-sucedido é, de longe, a fotometria de trânsito, que mede mudanças no brilho da estrela provocadas por um mini-eclipse. Quando um planeta, da nossa perspetiva, passa em frente da sua estrela, bloqueia parte da luz da estrela. Se a diminuição dura um determinado período de tempo e ocorre em intervalos regulares, provavelmente é um planeta que passa em frente, ou transita, a estrela uma vez a cada período orbital.

O Telescópio Espacial Kepler da NASA usou esta técnica para se tornar no mais bem-sucedido caçador exoplanetário até à data, com mais de mil descobertas estabelecidas e muitas mais aguardando confirmação. Missões que transportam tecnologia melhorada estão agora previstas, mas será que nos podem dizer mais sobre os sistemas planetários alienígenas semelhantes ao nosso?

De acordo com estudos recentemente publicados por Michael Hippke do Instituto de Análise de Dados em Neukirchen-Vluyn, Alemanha, e Daniel Angerhausen, investigador de pós-doutorado do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado americano de Marylan, sim. E muito. Eles mostram que, nos cenários mais favoráveis, as missões futuras podem descobrir luas planetárias, mundos com anéis parecidos com os de Saturno e até mesmo grandes coleções de asteroides.

"Destas novas missões, esperamos uma avalanche de descobertas, por isso queremos ter uma ideia das possibilidades, para que os cientistas possam aproveitar ao máximo os dados," afirma Angerhausen.

Tanto a NASA como a ESA apoiam-se no sucesso do Kepler. O TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA, com lançamento previsto o mais tardar para 2018, será o primeiro levantamento espacial de trânsitos a englobar todo o céu. Ao longo de dois anos, o TESS irá acompanhar cerca de 200.000 estrelas vizinhas em busca de sinais. O satélite PLATO (Planetary Transits and Oscillations of stars) da ESA, uma missão de seis anos prevista para 2024, irá procurar planetas em torno de cerca de um milhão de estrelas espalhadas por mais de metade do céu.

A quantidade de escurecimento estelar provocado por um planeta em trânsito diz aos astrônomos quão grande é o planeta em relação à sua estrela, enquanto eventos recorrentes podem dizer-nos em quanto tempo o objeto orbita a sua estrela. Trânsitos adicionais aumentam a confiança que a diminuição de brilho não é provocada por um outro objeto cósmico (como uma estrela ténue), manchas solares na estrela hospedeira, ou ruído no detetor. Ao longo do tempo de vida operacional de um satélite, os sinais mais fortes vêm sempre de planetas maiores que orbitam perto das suas estrelas, porque produzem tanto uma diminuição de brilho mais profunda como trânsitos mais frequentes.

"Planetas com tamanhos e órbitas parecidas com as de Marte ou Mercúrio permanecerão fora de alcance, mesmo quando os seis anos dos dados PLATO forem combinados," afirma Hippke. "Mas mundos parecidos com Vénus e a Terra serão detetados rapidamente." O Kepler demonstrou a presença de planetas mais pequenos que a Terra em órbitas muito próximas de estrelas mais pequenas que o Sol, mas estes mundos escaldantes não são suscetíveis de suportar vida. O TESS e o PLATO vão revelar mundos do tamanho da Terra em órbitas semelhantes à da Terra e em redor de estrelas parecidas com o Sol.

Júpiter e Saturno demoram mais de uma década a orbitar o Sol. Mundos similares poderão transitar apenas uma vez durante as missões do TESS e do PLATO, mas produzirão eventos fortes. Se, como Júpiter, o planeta tiver luas grandes, os seus trânsitos também poderão aparecer nos dados. "Nós não teríamos uma detecção clara e não seríamos capazes de dizer se o planeta tinha uma única lua grande ou um conjunto de luas pequenas, mas a observação forneceria um forte candidato a lua para acompanhamento por outros observatórios futuros," explicou Angerhausen.

Atualmente, só foram detetados anéis em torno de um único planeta, chamado J1407b. O sistema de anéis é 200 vezes maior que o de Saturno. Tendo em conta o modo como um planeta parecido com Saturno apareceria nos dados do PLATO, os investigadores mostram que o sistema de anéis em trânsito produz um sinal claro que antecede e segue a passagem do planeta em frente da estrela. Estes resultados foram publicados na edição de 1 setembro da revista The Astrophysical Journal.

Num segundo estudo, publicado na edição de 20 setembro da mesma revista, os investigadores exploraram a possibilidade de detecção de asteroides presos em zonas orbitais chamadas pontos de Lagrange, posições onde a força gravitacional de um planeta é igual à força gravitacional da sua estrela. Estas áreas lideram e seguem o planeta na sua órbita por cerca de 60 graus. No nosso Sistema Solar, o exemplo mais proeminente ocorre perto de Júpiter, onde pelo menos 6000 objetos conhecidos se reuniram em dois grupos coletivamente chamados asteroides Troianos. Menos conhecido, é que a Terra, Marte, Úrano e Neptuno, à semelhança de Júpiter, também capturaram um ou mais asteroides ao longo das suas órbitas, e os astrônomos agora referem-se a todos os objetos presos desta forma como corpos Troianos.

O mesmo fenômeno também ocorrerá noutros sistemas planetários, sendo que Hippke e Angerhausen combinaram mais de 1000 observações de estrelas com planetas pelo Kepler à procura de uma diminuição média na luz estelar que indicasse corpos Troianos. Eles descobriram um sinal subtil correspondente às posições esperadas de objetos presos em dois pontos de Lagrange.

"Os dados do Kepler são bons, mas estamos a puxá-los até ao limite, de modo que este é um resultado muito preliminar," comenta Hippke. "Nós mostramos, cautelosamente, que é possível detetar asteroides Troianos, mas vamos ter de esperar por melhores dados do TESS, do PLATO e de outras missões para realmente termos a certeza."



FONTE: ASTRONOMIA ONLINE

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