Eternos Aprendizes: Descobrindo novos mundos com jogos de luz e sombra

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Os astrônomos têm usado vários métodos distintos para descobrir planetas extra-solares. No entanto, a técnica mais bem-sucedida é, de longe, a fotometria de trânsito, que mede mudanças no brilho da estrela provocadas por um mini eclipse exoplanetário. Quando um exoplaneta, da nossa perspectiva, passa na frente da sua estrela, bloqueia parte da luz da estrela. Se a diminuição dura um determinado período de tempo e ocorre em intervalos regulares, os cientistas concluem que provavelmente estão a medir um exoplaneta em trânsito, ocorrendo uma vez a cada período orbital.

O Telescópio Espacial Kepler da NASA tem usado essa técnica para se tornar no mais bem-sucedido caçador exoplanetário até hoje, com mais de mil descobertas estabelecidas e muitas outras mais aguardando confirmação. Missões que transportam tecnologia melhorada tem sido planejadas, mas, quão mais nos poderão dizer sobre os sistemas planetários alienígenas semelhantes ao nosso?

Há muito a dizer(!), conforme os estudos de Michael Hippke, membro 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, Maryland EUA. Os cientistas mostram que, nos cenários mais favoráveis, as missões futuras podem descobrir luas exoplanetárias (exoluas), mundos com anéis parecidos com os de Saturno e até mesmo grandes coleções de asteroides.

Daniel Angerhausen disse:

Nós esperamos observar uma avalanche de descobertas nessas novas missões, por isso queremos ter uma ideia das possibilidades, para que os cientistas possam aproveitar ao máximo os dados.

Tanto a NASA como a ESA (European Space Agency) se apoiam no sucesso do Observatório Espacial Kepler. O Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA, com lançamento previsto 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 Planetary Transits and Oscillations of stars (PLATO) da ESA, uma missão de seis anos prevista para início em 2024, irá procurar exoplanetas em torno de cerca de um milhão de estrelas espalhadas por mais de metade do céu.

A quantidade de redução na luminosidade estelar provocado por um exoplaneta em trânsito fornece aos astrônomos a dimensão do exoplaneta em relação à sua estrela, enquanto eventos recorrentes podem nos informar 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 tênue), manchas solares na estrela hospedeira, ou ruído no detector. Ao longo do tempo de vida operacional de um satélite, os sinais mais fortes vêm sempre de exoplanetas maiores que orbitam perto das suas estrelas, porque produzem tanto uma diminuição de brilho mais profunda como trânsitos mais frequentes.

Michael Hippke explicou:

Exoplanetas 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. Mas mundos parecidos com Vênus e a Terra serão detectados rapidamente. O Kepler demonstrou a presença de exoplanetas menores que a Terra em órbitas muito próximas de estrelas menores 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 volta de estrelas similares ao Sol.

Júpiter e Saturno demoram mais de uma década para completar uma órbita em torno do Sol. Mundos similares poderão transitar apenas uma vez durante as missões do TESS e do PLATO, mas produzirão eventos fortes. Se, como Júpiter, o exoplaneta tiver exoluas muito grandes, os seus trânsitos também poderão aparecer nos dados.

Daniel Angerhausen explicou:

Nós não teríamos uma detecção clara e não seríamos capazes de dizer se o exoplaneta tinha uma única exolua grande ou um conjunto de exoluas pequenas, mas a observação forneceria um forte candidato a exolua para acompanhamento por outros observatórios futuros.

Na atualidade, só foram detectados anéis em torno de um único exoplaneta, chamado J1407b. Lá o sistema de anéis tem 200 vezes o tamanho dos anéis de Saturno. Tendo em conta o modo como um exoplaneta 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 exoplaneta em frente da estrela. Estes resultados foram publicados em 01/09/2015 no The Astrophysical Journal.

Em um segundo estudo, publicado na edição de 20 setembro de 2015 também no The Astrophysical Journal, os pesquisadores exploraram a possibilidade de detecção de asteroides presos em zonas orbitais estáveis, chamados de pontos de Lagrange, posições onde a força gravitacional de um exoplaneta é igual à força gravitacional da sua estrela. Estas áreas seguem à frente e atrás do exoplaneta em sua órbita por cerca de 60 graus (formando um triângulo equilátero entre o ponto de Lagrange, a estrela e exoplaneta). No nosso Sistema Solar, o exemplo mais significativo ocorre na órbita de Júpiter, onde pelo menos 6.000 objetos conhecidos se reuniram em dois grupos coletivamente chamados asteroides Troianos. Menos conhecido, é que a Terra, Marte, Urano e Netuno, 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.

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O mesmo fenômeno também ocorrerá em outros sistemas planetários, assim, Hippke e Angerhausen combinaram mais de 1.000 observações de estrelas com exoplanetas observadas pelo Kepler à procura de uma diminuição média na luz estelar que indicasse corpos Troianos. Eles descobriram um sinal sutil correspondente às posições esperadas de objetos residentes em dois pontos de Lagrange.

Michael Hippke concluiu:

Por melhores que os dados do Kepler sejam, nós estamos puxando-os até ao limite, de modo que este é um resultado muito preliminar. Nós mostramos, cautelosamente, que é possível detectar asteroides Troianos, mas teremos que esperar por melhores dados do TESS, do PLATO e de outras missões para realmente termos certeza.

 

Fonte: Eternos Aprendizes

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