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Metade dos candidatos a exoplanetas gigantes do Kepler são falsos positivos


Exoplaneta do tipo Júpiter quente 51 Pegasi b, que orbita uma estrela a cerca de 50 anos-luz de distância, na constelação de Pégaso. Este objeto foi o primeiro exoplaneta a ser descoberto em torno de uma estrela normal em 1995. Vinte anos mais tarde é também o primeiro exoplaneta a ser detetado diretamente no visível.
Crédito: ESO/M. Kornmesser/Nick Risinger (skysurvey.org)

Uma equipe internacional, liderada por Alexandre Santerne do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), levou a cabo uma campanha de 5 anos para medir velocidades radiais, com o espectrógrafo SOPHIE (Observatory of Haute-Provence, França), e descobriram que 52,3% dos candidatos a exoplanetas gigantes detetados pelo telescópio espacial Kepler (NASA) são na realidade binários de eclipse, enquanto 2,3% são anãs castanhas.

Santerne (IA e Universidade do Porto), o primeiro autor deste artigo comentou: "Pensava-se que a fiabilidade das deteções de exoplanetas do Kepler era muito boa – entre 10% e 20% não seriam planetas. A nossa extensa pesquisa espectroscópica dos exoplanetas gigantes descobertos pelo Kepler mostra que esta percentagem é muito mais alta, até acima dos 50%. Isto tem implicações significativas na nossa compreensão da população de exoplanetas no campo do Kepler".

Um dos membros da equipe, Vardan Adibekyan (IA e Universidade do Porto) acrescentou: "Normalmente, detetar e caracterizar planetas é uma tarefa difícil, com diversas subtilezas. Com este trabalho, mostramos que mesmo planetas grandes e fáceis de detetar, também não são fáceis. Em particular, mostrámos que menos de metade dos planetas gigantes detetados pelo Kepler estão de facto lá. O resto são falsos positivos, que resultam de variadas causas astrofísicas".

Os trânsitos de exoplanetas gigantes podem ser facilmente imitados por falsos positivos, o que torna essencial uma segunda análise espectroscópica, de modo a confirmar a natureza planetária desses trânsitos, e desta forma revelar, por exemplo, sistemas múltiplos.

Susana Barros (IA e Universidade do Porto), outro membro da equipa EXOEarths, comentou: "O Kepler encontrou um grande número de planetas que transitam, até ao tamanho da Terra. Contudo, observações adicionais das velocidades radiais dos candidatos, uma das áreas de especialização do grupo Origem e Evolução de Estrelas e Planetas do IA, é crucial para perceber esses sistemas planetários".

A investigação, que decorreu entre julho de 2010 e julho de 2015, começou com todos os 8826 objetos de interesse do Kepler (Kepler Objects of Interest, ou KOI). A amostra foi progressivamente reduzida para 129 KOI’s, em torno de 125 estrelas, ao remover falsos positivos identificados previamente, estrelas demasiado ténues para serem observadas pelo SOPHIE e candidatos com períodos orbitais de mais de 400 dias, para garantir que se conseguiam observar no mínimo 3 trânsitos.


População selecionada de candidatos a planetas descobertos pelo telescópio espacial Kepler. A profundidade dos trânsitos aparece em função do período orbital. O tamanho de cada marcador é proporcional à magnitude da estrela.
Crédito: Santerne et al.

Santerne também pensa que: "Depois de 20 anos a explorar planetas do tamanho de Júpiter, à volta de outros sóis, ainda temos imensas questões em aberto. Por exemplo, ainda não sabemos quais são os mecanismos físicos que levam à formação de gigantes com períodos orbitais de apenas alguns dias – imaginem a vossa idade! Também não percebemos como é que alguns desses planetas estão inchados".

O diâmetro dos planetas gigantes depende da sua atmosfera e do seu interior, com a irradiação da sua estrela a aquecer a atmosfera, expandindo-a como um balão de ar quente. Mas a expansão de alguns destes planetas altamente irradiados não consegue ser modelada com processos físicos razoáveis.

Esta pesquisa espectroscópica estabeleceu limites para as massas, que combinadas com os diâmetros determinados graças aos trânsitos do Kepler, permitiram o cálculo da densidade destes exoplanetas gigantes. A equipa também descobriu um indício de uma relação entre a densidade destes planetas e a metalicidade das estrelas-mãe, mas este resultado precisa ainda de mais confirmação.

Esta investigação também revelou que os planetas com irradiação moderada não se expandem. Uma caracterização detalhada da estrutura interna destes planetas deve trazer mudanças às teorias de formação e evolução.

Estes resultados foram anunciados anteontem na conferência Extreme Solar Systems III, no Hawaii, que celebra 20 anos da descoberta do primeiro exoplaneta à volta de uma estrela do tipo solar.


As anãs castanhas são mais quentes e massivas que os planetas gigantes gasosos, mas não têm massa suficiente para se tornarem estrelas. As suas atmosferas podem ser semelhantes às dos planetas gigantes gasosos.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

FONTE: ASTRONOMIA ONLINE

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