MILHARES DE MILHÕES DE PLANETAS
8 de Janeiro de 2013
Olhe para o céu à noite e certamente verá estrelas. Mas também estará a observar planetas - milhares de milhões deles. Pelo menos.
Esta é a conclusão de um novo estudo por astrónomos do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) que providencia ainda mais provas de que os sistemas planetários são a norma cósmica. A equipa fez a sua estimativa ao analisar planetas que orbitam uma estrela chamada Kepler-32 - planetas que sejam representativos, dizem, da grande maioria na Galáxia e que servem assim como um perfeito estudo de caso para entender como a maioria dos planetas se formam.
"Existem pelo menos 100 mil milhões de planetas na Via Láctea - apenas na nossa Galáxia," afirma John Johnson, professor assistente de astronomia planetária no Caltech e co-autor do estudo, que foi recentemente aceite para publicação na revista Astrophysical Journal. "Isso é impressionante."
"Se pensarmos bem, é quase um número incompreensível," acrescenta Jonathan Swift, pós-doutorado no Caltech e autor principal do artigo. "Basicamente, há um planeta por estrela."
O sistema planetário em questão, que foi detectado pelo telescópio espacial Kepler, contém cinco planetas. A existência de dois desses planetas já foi confirmada por outros astrónomos. A equipa do Caltech confirmou os três restantes, e em seguida analisou o sistema de cinco planetas e comparou-o com outros sistemas descobertos pela missão Kepler.
Os planetas orbitam uma estrela anã-M - um tipo que corresponde a cerca de três quartos de todas as estrelas da Via Láctea. Os cinco planetas, que são semelhantes em tamanho à Terra e orbitam perto da sua estrela-mãe, também são típicos da classe de planetas que o telescópio descobriu orbitando outras estrelas anãs-M, realça Swift. Portanto, a maioria dos planetas na Galáxia provavelmente têm características comparáveis às dos cinco planetas.
Embora este sistema em particular não seja único, o que o diferencia é a orientação: as órbitas dos planetas encontram-se num plano tal que o Kepler consegue observá-los de lado. Devido a esta orientação rara, cada planeta bloqueia a luz estelar de Kepler-32 à medida que passa entre a estrela e o telescópio Kepler.
Ao analisar as mudanças no brilho da estrela, os astrónomos foram capazes de determinar as características dos planetas, como os seus tamanhos e períodos orbitais. Esta orientação, portanto, fornece uma oportunidade para estudar o sistema em grande detalhe - e dado que os planetas representam a vasta maioria dos planetas que se pensa existir na Galáxia, afirma a equipa, o sistema também pode ajudar os astrónomos a melhor compreender a formação planetária em geral.
"Eu costumo tentar não chamar 'pedras de Roseta' às coisas, mas isto é o mais próximo de uma pedra de Roseta que já vi," afirma Johnson. "É como desbloquear uma linguagem que nós estamos tentando compreender - a linguagem da formação planetária.
Uma das questões fundamentais sobre a origem dos planetas é saber quantos existem. Como o grupo Caltech, outras equipas de astrónomos estimam que há cerca de um planeta por estrela, mas esta é a primeira vez que os investigadores fizeram tal estimativa estudando sistemas com anãs-M, a população mais numerosa de planetas conhecidos.
Para fazer esse cálculo, a equipa do Caltech determinou a probabilidade que um sistema numa anã-M daria à orientação de lado de Kepler-32. Ao combinar essa probabilidade com o número de sistemas planetários que o Kepler é capaz de detectar, os astrónomos calcularam que há, em média, um planeta por cada uma das aproximadamente 100 mil milhões de estrelas na Galáxia. Mas as suas análises apenas têm em consideração os planetas que estão em órbitas próximas da estrela anã-M - não os planetas exteriores de tal sistema. Como resultado, dizem, a sua estimativa é conservadora. Na verdade, afirma Swift, uma estimativa mais precisa que inclua dados de outras análises poderia levar a uma média de dois planetas por estrela.
Os sistemas com anãs-M como Kepler-32 são muito diferentes do nosso próprio Sistema Solar. Por um lado, as anãs-M são mais frias e muito mais pequenas que o Sol. Kepler-32, por exemplo, tem metade da massa do Sol e metade do raio. Os raios dos seus cinco planetas variam entre 0,8 e 2,7 vezes o da Terra, e esses planetas orbitam muito perto da estrela. O sistema inteiro cabe dentro de pouco mais de uma décima de uma UA (unidade astronómica, a distância média entre a Terra e o Sol) - uma distância que é cerca de um-terço do raio da órbita de Mercúrio em torno do Sol. O facto dos sistemas de anãs-M superarem em muito outros tipos de sistema carrega com ele uma profunda implicação, de acordo com Johnson, que é a de que o nosso Sistema Solar é extremamente raro.
O facto de que os planetas em sistemas de anãs-M estarem tão próximos das suas estrelas não significa necessariamente que são mundos infernais e ardentes, inadequados para a vida, dizem os astrónomos. Na verdade, dado que as anãs-M são pequenas e frias, as suas zonas temperadas - conhecidas mais como "zonas habitáveis" -, a região onde a água líquida pode existir à superfície - é também mais para dentro do sistema. Apesar de apenas o mais exterior dos cinco planetas de Kepler-32 residir na zona habitável, muitos outros sistemas de anãs-M têm mais planetas que estão exactamente situados nas suas zonas habitáveis.
Quanto à forma como o sistema de Kepler-32 se formou, ninguém sabe ainda. Mas a equipa diz que a sua análise coloca restrições sobre possíveis mecanismos. Por exemplos, os resultados sugerem que os planetas foram todos formados mais longe da estrela do que estão agora, e migraram para o interior ao longo do tempo.
Como todos os planetas, os que orbitam Kepler-32 formaram-se a partir de um disco protoplanetário - um disco de gás e poeira que se agregou para formar planetas em torno da estrela. Os astrónomos estimam que a massa do disco dentro da região dos cinco planetas era aproximadamente tão grande quanto a de três Júpiteres. Mas outros estudos de discos protoplanetários têm mostrado que três vezes a massa de Júpiter não pode ser espremida numa área tão pequena e tão perto de uma estrela, sugerindo à equipa que os planetas em redor de Kepler-32 formaram-se mais longe.
Outra linha de evidência refere-se ao facto das anãs-M brilharem mais e emitirem mais energia quando são jovens, quando os planetas estariam a ser formados. Kepler-32 teria sido muito quente para a poeira - um ingrediente-chave na construção planetária - sequer existir em tal proximidade da estrela. Anteriormente, outros astrónomos tinham determinado que o terceiro e quarto planetas no sistema não são muito densos, o que significa que provavelmente são constituídos por compostos voláteis como dióxido de carbono, metano, ou outros gelos e gases, diz a equipa do Caltech. No entanto, os compostos voláteis não poderiam ter existido nas zonas mais quentes próximas da estrela.
Finalmente, os astrónomos do Caltech descobriram que três dos planetas têm órbitas que estão relacionadas umas com as outras de uma maneira muito específica. O período orbital de um dura o dobro do tempo do outro, e o terceiro planeta dura três vezes o do último. Os planetas não caem neste tipo de arranjo imediatamente após a formação, diz Johnson. Em vez disso, os planetas devem ter começado as suas órbitas mais longe da estrela, antes de se mudarem para o interior com o passar do tempo e estabelecendo-se na sua configuração actual.
"Olhamos em detalhe para a arquitectura deste sistema planetário muito especial, e vemo-nos forçados a dizer que os planetas formaram-se mais longe e mudaram-se depois para mais perto da estrela," explica Johnson.
As implicações de uma galáxia repleta de planetas são consideráveis, dizem os cientistas. "É realmente fundamental do ponto de vista das origens," afirma Swift, que realça que dado que as anãs-M brilham principalmente no infravermelho, as estrelas são invisíveis a olho nu. "O Kepler permitiu-nos olhar para o céu e saber que existem mais planetas por aí do que estrelas que podemos ver.
Impressão de artista do telescópio espacial Kepler.
Crédito: NASA/Ames/JPL-Caltech
(clique na imagem para ver versão maior)
Cientistas do Caltech determinaram que a Via Láctea contém pelo menos 100 mil milhões de planetas.
Crédito: NASA; ESA; Z. Levay e R. van der Marel, STScI; T. Hallas, e A. Mellinger
