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Estudo de micro lentes sugere que os planetas exteriores mais comuns são da massa de Neptuno



Um novo estudo estatístico de planetas encontrados graças a uma técnica chamada micro lente gravitacional sugere que os mundos com a massa de Neptuno são provavelmente o tipo mais comum de planeta para se formar nos reinos exteriores dos sistemas planetários. O estudo fornece a primeira indicação dos tipos de planetas à espera de ser encontrados longe de uma estrela hospedeira, onde os cientistas suspeitam que os planetas se formam de modo mais eficiente.

"Encontramos o aparente ponto ideal nos tamanhos de planetas frios. Ao contrário de algumas previsões teóricas, inferimos a partir das nossas deteções atuais que os mais numerosos têm massas parecidas com a de Neptuno, e que não parece haver o aumento esperado no número a massas mais baixas," afirma o autor principal Daisuke Suzuki, investigador de pós-doutorado do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland, e da Universidade de Maryland Baltimore County. "Nós concluímos que os planetas com a massa de Neptuno nestas órbitas externas são cerca de vezes mais comuns do que os planetas com a massa de Júpiter em órbitas semelhantes à de Júpiter."

As micro lentes gravitacionais tiram proveito dos efeitos de flexão da luz de objetos massivos previstos pela teoria geral da relatividade de Einstein. Ocorrem quando uma estrela de primeiro plano, a lente, alinha aleatoriamente com uma distante estrela de fundo, a fonte, a partir do ponto de vista da Terra. À medida que a estrela "lente" percorre a sua órbita em torno da Galáxia, o alinhamento muda ao longo de dias até semanas, alterando o brilho aparente da fonte. O padrão preciso dessas mudanças fornece aos astrônomos pistas sobre a natureza da estrela da lente, incluindo quaisquer planetas que possa albergar.

"Nós determinamos principalmente a massa do planeta em relação à estrela-mãe e sua separação," realça o membro da equipa David Bennett, astrofísico de Goddard. "Para cerca de 40% dos planetas de micro lentes, podemos determinar a massa da estrela hospedeira e, portanto, a massa do planeta."

Foram descobertos mais de 50 exoplanetas usando micro lentes, em comparação com os milhares detetados por outras técnicas, como a detecção do movimento ou diminuição do brilho de uma estrela provocada pela presença de planetas. Dado que os alinhamentos necessários entre as estrelas são raros e ocorrem aleatoriamente, os astrônomos precisam de monitorizar milhões de estrelas em busca das mudanças de brilho que assinalam um evento de micro lente.

No entanto, as micro lentes possuem um grande potencial. Podem detetar planetas centenas de vezes mais distantes do que a maioria dos outros métodos, permitindo com que os astrônomos investiguem uma ampla faixa da nossa Via Láctea. A técnica pode localizar exoplanetas com massas menores e a maiores distâncias das suas estrelas hospedeiras e é sensível o suficiente para encontrar planetas flutuando sozinhos pela Via Láctea, sem ligação a estrelas.

As missões Kepler e K2 da NASA têm sido extraordinariamente bem-sucedidas a encontrar planetas que diminuem o brilho das suas estrelas, tendo até à data confirmado mais de 2500 descobertas. Essa técnica é sensível a planetas mais íntimos, mas não a mais distantes. Os levantamentos de micro lentes são complementares, são mais eficientes nas partes exteriores dos sistemas planetários com uma menor sensibilidade a planetas mais próximos das suas estrelas.


ste gráfico mostra 4769 exoplanetas e candidatos a planeta de acordo com as suas massas e distâncias relativas à linha de neve, o ponto onde a água e outros materiais ficam sólidos (linha vertical azul). As micro lentes gravitacionais são particularmente sensíveis a planetas nesta região. Os planetas são coloridos de acordo com a técnica usada para os descobrir, legendada à direita. As massas para os candidatos a planeta não confirmados pela missão Kepler da NASA são calculadas com base nos seus tamanhos. Para comparação, o gráfico também inclui os planetas do nosso Sistema Solar.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA

"A combinação das micro lentes com outras técnicas fornece-nos uma visão geral mais clara do conteúdo planetário da nossa Galáxia," afirma o membro da equipa Takahiro Sumi da Universidade de Osaka, no Japão.

De 2007 a 2012, o grupo MOA (Microlensing Observations in Astrophysics), uma colaboração entre investigadores do Japão e da Nova Zelândia, emitiu 3300 alertas informando a comunidade astronômica sobre eventos de micro lentes em curso. A equipa de Suzuki identificou 1474 eventos de microlentes bem observados, 22 deles mostrando sinais planetários claros. Isto inclui quatro planetas nunca antes divulgados.

Para estudar estes eventos em maior detalhe, a equipa inclui dados do outro grande projeto de micro lentes que operava durante o mesmo período, o OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment), bem como observações adicionais de outros projetos desenhados para seguir os alertas do MOA e do OGLE.

A partir desta informação, os cientistas determinaram a frequência de planetas em comparação com o rácio da massa do planeta/massa da estrela, juntamente com as distâncias que os separam. Para uma típica estrela que alberga um planeta, com 60% da massa do Sol, o típico planeta de micro lente é um mundo que tem entre 10 e 40 vezes a massa da Terra. Para comparação, Neptuno no nosso próprio Sistema Solar, tem o equivalente a 17 Terras.

Os resultados implicam que os mundos frios com a massa de Neptuno são provavelmente os tipos mais comuns de planetas além da chamada "linha de neve", o ponto onde a água permanece congelada durante a formação planetária. No Sistema Solar, pensa-se que a linha de neve estivesse localizada a cerca de 2,7 vezes a distância média entre a Terra e o Sol, colocando-a, hoje em dia, no meio da cintura de asteroides.

O artigo que divulga estas descobertas foi publicado na edição de 13 de dezembro da revista The Astrophysical Journal.

"Para lá da linha de neve, os materiais que seriam gasosos mais perto da estrela condensam-se em corpos sólidos, aumentando a quantidade de material disponível para iniciar o processo de construção planetária," acrescenta Suzuki. "É aqui que pensamos que a formação planetária seja mais eficiente e é também a região onde a técnica de micro lentes é mais sensível."

O WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope) da NASA, com lançamento previsto para meados da década de 2020, levará a cabo uma extensa pesquisa de micro lentes. Os astrônomos esperam que forneça determinações da massa e da distância para milhares de exoplanetas, completando o trabalho iniciado pelo Kepler e fornecendo o primeiro censo galáctico das propriedades planetárias.


Os exoplanetas da massa de Neptuno como este na impressão de artista podem ser os mais comuns nas regiões geladas dos sistemas planetários. Para lá de uma certa distância de uma jovem estrela, a água e outras substâncias permanecem congeladas, levando a uma população abundante de objetos gelados que podem colidir e formar os núcleos de novos planetas. No pano da frente, um corpo gelado desse período passado passa pelo planeta.
Crédito: NASA/Goddard/Francis Reddy

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

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