Fotografar um planeta ao redor de uma estrela distante é como tentar enxergar um vagalume voando ao redor de um holofote. “É impossível de se fazer logo de cara, mas se você usar imagens digitais, um dispositivo para bloquear a luz da estrela e algoritmos sofisticados, consegue achar o vagalume”, explica Michael Meyer, professor de Astronomia da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos.
Nos últimos três anos, Meyer colaborou com o estudo SHINE, que culminou na descoberta do mais recente exoplaneta detectado por imageamento direto — método que consiste em tirar fotos de mundos a trilhões e trilhões de quilômetros da Terra.
Usando o instrumento SPHERE acoplado ao Very Large Telescope (VLT), operado no Chile pelo observatório ESO, uma equipe internacional de astrônomos descobriu ao redor de uma estrela a 385 anos-luz um planeta como Júpiter, só que uma vez e meia maior e pelo menos seis vezes mais massivo.
Os resultados foram publicados no início do mês no periódico Astronomy and Astrophysics e descrevem o gigante gasoso, que orbita a estrela HIP65426 a uma distância equivalente a 18 vezes a de Júpiter até o Sol. Os pesquisadores encontraram evidências da existência de nuvens e também de água na atmosfera do exoplaneta.
O processo de descoberta do HIP65426b levou um ano, até que não restasse dúvida de que era de fato um planeta, e não uma estrela distante que tenha aparecido de penetra.
Por terem meros dez ou 20 milhões de anos de vida, a estrela e seu planeta podem ser considerados novinhos em comparação ao Sol e sua trupe, que têm 4,5 bilhões de anos. É por este motivo que o Júpiter grandão ainda é muito mais quente do que o nosso vizinho, já que o calor proveniente de sua formação ainda foi pouco dissipado.
Formação que, inclusive, parece ter sido bastante caótica — a composição do exoplaneta indica que ele se formou perto da estrela-mãe, junto de um acompanhante. Mas a dinâmica orbital daquele sistema solar acabou arremessando o acompanhante para o espaço interestelar, e o gigante para bem longe da estrela.
“Faz apenas alguns anos que conseguimos analisar planetas a dezenas de unidades astronômicas [distância Terra-Sol] de suas estrelas”, disse Meyer. Isso só é possível graças à construção de telescópios cada vez maiores, cuja próxima geração (os ELTs) começará a funcionar nos próximos anos.
As duas principais técnicas para caçar mundos distantes, o trânsito planetário e a velocidade radial, são melhores para encontrar planetas mais internos — por isso são complementares ao imageamento.
“Será preciso combinar resultados de todas as técnicas para responder por completo certas questões”, disse Meyer à GALILEU. Conversamos com o professor sobre a pesquisa e as perspectivas futuras para a técnica do imageamento direto de exoplanetas.
Este planeta é pelo menos seis vezes mais massivo que Júpiter e fica 18 vezes mais distante da estrela. Além da evidência de água e nuvens, o que mais o seu time descobriu sobre suas propriedades?
Não sabemos muito mais do que isso. Temos planos de observações futuras com o telescópio espacial James Webb para obter maior qualidade no espectro infravermelho. Eles contêm assinaturas das atmosferas dos planetas que ajudam a estimar abundâncias das moléculas. Queremos medir a proporção entre elementos pesados e hidrogênio e hélio. Isso nos ajuda a entender se o corpo se formou pelo modelo de acreção do núcleo, que cremos ter originado os planetas gigantes do Sistema Solar, ou por processos similares aos que formam estrelas binárias. Se os planetas têm mais elementos pesados do que a estrela (como Júpiter), argumentamos que se formaram perto dela e foram ejetados.
Não sabemos muito mais do que isso. Temos planos de observações futuras com o telescópio espacial James Webb para obter maior qualidade no espectro infravermelho. Eles contêm assinaturas das atmosferas dos planetas que ajudam a estimar abundâncias das moléculas. Queremos medir a proporção entre elementos pesados e hidrogênio e hélio. Isso nos ajuda a entender se o corpo se formou pelo modelo de acreção do núcleo, que cremos ter originado os planetas gigantes do Sistema Solar, ou por processos similares aos que formam estrelas binárias. Se os planetas têm mais elementos pesados do que a estrela (como Júpiter), argumentamos que se formaram perto dela e foram ejetados.
Como exatamente a descoberta deste novo planeta contribui para expandir o conhecimento sobre a formação de planetas e a evolução de sistemas planetários?
Temos só um punhado de sistemas imageados diretamente como este, ainda há muito o que aprender sobre o que é exceção e o que é comum. Outras técnicas são melhores em achar planetas próximos da estrela. Para um entendimento completo, temos de conhecer a frequência dos planetas em função do tamanho, massa, composição e raio orbital. Quão comuns são sistemas com um planeta como a Terra na mesma separação entre a Terra e o Sol? Quão comuns são sistemas com um planeta como Júpiter à mesma distância de cinco vezes a da Terra ao Sol? Quão comuns são sistemas com ambos padrões? Será preciso combinar resultados de todas as técnicas para responder por completo essas questões.
Temos só um punhado de sistemas imageados diretamente como este, ainda há muito o que aprender sobre o que é exceção e o que é comum. Outras técnicas são melhores em achar planetas próximos da estrela. Para um entendimento completo, temos de conhecer a frequência dos planetas em função do tamanho, massa, composição e raio orbital. Quão comuns são sistemas com um planeta como a Terra na mesma separação entre a Terra e o Sol? Quão comuns são sistemas com um planeta como Júpiter à mesma distância de cinco vezes a da Terra ao Sol? Quão comuns são sistemas com ambos padrões? Será preciso combinar resultados de todas as técnicas para responder por completo essas questões.
A detecção foi feita através de imageamento direto, mas a principal técnica disponível hoje continua sendo os trânsitos planetários. Quais são os prós e contras de cada uma?
Trânsitos são melhores em detectar planetas orbitando mais internamente, por isso a probabilidade da sombra passar em frente à estrela é maior. Imageamento direto é complementar em estudar planetas a separações muito grandes. Se juntamos resultados de todas as técnicas, o todo de nosso entendimento fica maior do que a soma das partes.
Trânsitos são melhores em detectar planetas orbitando mais internamente, por isso a probabilidade da sombra passar em frente à estrela é maior. Imageamento direto é complementar em estudar planetas a separações muito grandes. Se juntamos resultados de todas as técnicas, o todo de nosso entendimento fica maior do que a soma das partes.
O que podemos esperar para o futuro do imageamento direto de exoplanetas quando a próxima geração de telescópios extremamente grandes (ELTs, na sigla em inglês) estiverem operando a todo vapor?
Tem sido difícil imagear diretamente porque gigantes gasosos grandes em separações grandes (além da órbita de Netuno e Urano) são raros. A próxima geração de ELTs (o European Extremely Large Telescope, o Giant Magellan Telescope e o Thirty Meter Telescope) nos permitirão alcançar nas estrelas mais próximas a faixa de três vezes a separação Terra-Sol.Também poderemos imagear os mesmos planetas descobertos através da velocidade radial ou outros métodos e cruzar resultados. Por isso, os ELTs devem revolucionar a nossa compreensão sobre a formação e evolução de sistemas planetários.
Tem sido difícil imagear diretamente porque gigantes gasosos grandes em separações grandes (além da órbita de Netuno e Urano) são raros. A próxima geração de ELTs (o European Extremely Large Telescope, o Giant Magellan Telescope e o Thirty Meter Telescope) nos permitirão alcançar nas estrelas mais próximas a faixa de três vezes a separação Terra-Sol.Também poderemos imagear os mesmos planetas descobertos através da velocidade radial ou outros métodos e cruzar resultados. Por isso, os ELTs devem revolucionar a nossa compreensão sobre a formação e evolução de sistemas planetários.
Esse método vai nos permitir buscar sinais de vida em planetas distantes?
Seremos até mesmo capazes de detectar planetas com o tamanho da Terra em emissão infravermelha térmica ao redor das dezenas de estrelas mais próximas. E, se conseguirmos resolução suficiente, obteremos as distribuições de energia desses planetas, assim como os espectros. Se pudermos detectar esses mesmos planetas tanto na luz estelar refletida quanto na emissão térmica, poderemos estudar se exibem sinais de efeito estufa, o que seria uma revolução para entender o clima em outros mundos. É possível que possamos até mesmo procurar por sinais de desequilíbrio químico. E então os cientistas debaterão se a evidência pode ser interpretada como sinal de vida em planetas distantes.
Seremos até mesmo capazes de detectar planetas com o tamanho da Terra em emissão infravermelha térmica ao redor das dezenas de estrelas mais próximas. E, se conseguirmos resolução suficiente, obteremos as distribuições de energia desses planetas, assim como os espectros. Se pudermos detectar esses mesmos planetas tanto na luz estelar refletida quanto na emissão térmica, poderemos estudar se exibem sinais de efeito estufa, o que seria uma revolução para entender o clima em outros mundos. É possível que possamos até mesmo procurar por sinais de desequilíbrio químico. E então os cientistas debaterão se a evidência pode ser interpretada como sinal de vida em planetas distantes.
Via Galileu
Forte abraço,
Prof. Sérgio Torres
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