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Conheça a estrela, conheça o planeta


Concepção artística de planetas em redor de uma anã vermelha.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

No que toca a exoplanetas, os astrônomos perceberam que só conhecem bem as propriedades dos planetas que descobrem se conhecerem, igualmente bem, as propriedades das estrelas que orbitam. Para o tamanho de um planeta, a caracterização precisa da sua estrela hospedeira pode significar a diferença entre distinguirmos um mundo distante como sendo pequeno como a Terra ou grande como Júpiter.

Para os astrônomos, a determinação do tamanho de um exoplaneta - planetas para lá do nosso Sistema Solar - depende, decisivamente, não só do raio da sua estrela-mãe mas também se a estrela está sozinha ou se tem uma companheira estelar próxima. Tendo em conta que metade das estrelas no céu não são uma, mas duas estrelas que se orbitam uma à outra, isto torna bastante importante o conhecimento das propriedades binárias de uma estrela.

Uma estrela particularmente interessante e relativamente próxima, de nome TRAPPIST-1, chamou recentemente a atenção de uma equipa de investigadores. Eles queriam determinar se TRAPPIST-1, que é o lar de três pequenos planetas potencialmente rochosos - um dos quais orbita na zona habitável onde a água líquida pode existir à sua superfície - era uma única estrela como o Sol, ou se tinha uma estrela companheira. Caso TRAPPIST-1 tivesse uma companheira, os planetas descobertos teriam tamanhos maiores, possivelmente grandes o suficiente para serem considerados gigantes gelados parecidos como Neptuno.

Caso um exoplaneta orbite uma estrela num sistema binário, mas os astrônomos pensem que a luz estelar capturada pelo telescópio seja originária de uma única estrela, o raio real do planeta será maior do que o medido. A diferença no tamanho medido do exoplaneta pode ser pequena, variando por 10%, ou superior a um fator de dois, dependendo do brilho da estrela companheira do sistema.

Para confirmar ou negar a natureza singular de TRAPPIST-1, Steve Howell, cientista do Centro de Pesquisa Ames da NASA em Moffett Field, no estado norte-americano da Califórnia, liderou uma investigação da estrela. Usando uma câmara especialmente desenhada, chamada DSSI (Differential Speckle Survey Instrument), Howell e equipa mediram as rápidas alterações na luz emitida pela estrela provocadas pela atmosfera da Terra e corrigiram-nas. A imagem resultante, de alta-resolução, revelou que a luz do sistema TRAPPIST-1 é emitida apenas por uma estrela.

Com a confirmação de que nenhuma outra estrela companheira reside nas imediações de TRAPPIST-1, o resultado da equipa valida não só que os planetas em trânsito são responsáveis pelas diminuições periódicas de brilho estelar, mas que são realmente do tamanho da Terra e, provavelmente, mundos rochosos.

"Saber que um planeta de tamanho terrestre, potencialmente rochoso, orbita na zona habitável de uma estrela a apenas 40 anos-luz da Terra, é uma descoberta incrível," comenta Howell. "O sistema TRAPPIST-1 continuará a ser estudado em grande detalhe enquanto estes exoplanetas em trânsito proporcionam uma das melhores oportunidades para caracterizar a atmosfera de um mundo alienígena."

Acoplado ao Telescópio Gemini Sul de 8 metros, no Chile, a DSSI forneceu aos astrônomos as imagens de mais alta-resolução, disponíveis atualmente, obtidas por um único telescópio terrestre. A proximidade de TRAPPIST-1 permitiu com que os astrônomos perscrutassem profundamente o sistema, observando, em termos equivalentes, mais perto do que a órbita de Mercúrio em redor do nosso Sol.

O artigo a partir do qual o resultado é baseado foi publicado na edição de 13 de setembro da revista The Astrophysical Journal Letters.

O interesse no recém-descoberto sistema TRAPPIST-1, com os seus três planetas do tamanho da Terra, é alto. Astronomicamente falando, a 40 anos-luz da Terra, o sistema está a um "saltinho" de distância. A estrela, propriamente dita, é uma fraca estrela do tipo-M que, em relação à maioria das estrelas, é muito pequena e fria, mas torna mais fácil a detecção exoplanetária pelo método de trânsito.

Ainda este ano terão início medições mais detalhadas dos trânsitos planetários em redor do sistema TRAPPIST-1, quando o Telescópio Espacial Kepler da NASA, atualmente na sua missão K2, monitorizar com precisão mudanças minúsculas na luz emitida pela estrela durante um período de aproximadamente 75 dias.

As observações espaciais com o Kepler vão fornecer medições extremamente precisas das formas dos trânsitos planetários, permitindo refinar os raios e os períodos orbitais. A deteção de variações nos tempos dos eventos também poderá a ajudar os astrônomos a determinar as massas dos planetas. Adicionalmente, as novas observações serão examinadas para procurar mais planetas em trânsito no sistema TRAPPIST-1.

A técnica usada pela DSSI é um trunfo poderoso no kit de ferramentas dos astrônomos, pois proporciona uma capacidade única para caracterizar o ambiente em torno de estrelas distantes. A técnica fornece imagens de altíssima resolução, obtendo múltiplas exposições com muito pouco tempo de exposição (40-60 milissegundos) a fim de capturar os finos detalhes na luz recebida e "congelar" a turbulência provocada pela atmosfera da Terra.

Combinando os milhares de exposições e usando técnicas matemáticas para remover as distorções momentâneas provocadas pela atmosfera da Terra, o resultado final fornece uma resolução igual ao limite teórico do que o telescópio Gemini de 8 metros produziria caso não existisse uma atmosfera.

Howell e a sua equipa estão atualmente a realizar a construção de dois novos instrumentos de interferometria. Um dos novos instrumentos será entregue este outono ao telescópio WIYN de 3,5 metros localizado no Observatório Nacional de Kitt Peak perto de Tucson, Arizona, onde será usado no programa de investigação NN-EXPLORE. O outro está a ser desenvolvido para o Telescópio Gemini Norte localizado em Mauna Kea, no Hawaii.

Este painel ilustra a diferença na luz estelar medida quando vista a partir de um telescópio terrestre com e sem os efeitos turbulentos da atmosfera da Terra. Todas as quatro imagens estão à mesma escala.
Crédito: NASA/AMES/W. Stenzel

FONTE: http://www.ccvalg.pt/astronomia/

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