DESCOBERTOS 18 EXOPLANETAS DO TAMANHO DA TERRA 24 de maio de 2019
Se a órbita de um exoplaneta estiver alinhada de tal como que passa em frente da sua estrela quando visto da Terra, o planeta bloqueia uma pequena fração da luz estelar de uma maneira muito característica. Este processo, que tipicamente dura apenas algumas horas, tem o nome de trânsito. A partir da frequência deste evento periódio de diminuição de brilho, os astrónomos podem medir diretamente a duração do ano no planeta, e a partir da profundidade do trânsito estimar a relação de tamanho entre o planeta e a estrela. O novo algoritmo de Heller, Rodenbeck e Hippke não procura quedas súbitas no brilho como os algoritmos comuns anteriores, mas a diminuição e recuperação gradual e característica. Isto torna o novo algoritmo de pesquisa de trânsito muito mais sensível a planetas pequenos do tamanho da Terra.
Crédito: ASA/SDO (Sol), MPS/René Heller
Cientistas do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar, da Universidade Georg August de Gotinga e do Observatório de Sonneberg descobriram 18 planetas do tamanho da Terra para lá do Sistema Solar. Os mundos são tão pequenos que as investigações anteriores os ignoraram. Um deles é um dos mais pequenos conhecidos até agora; outro pode albergar condições favoráveis à vida. Os investigadores reanalisaram uma parte dos dados do Telescópio Espacial Kepler da NASA com um método novo e mais sensível que desenvolveram. A equipa estima que o seu novo método tem o potencial de encontrar mais de 100 exoplanetas adicionais no conjunto de dados da missão Kepler. Os cientistas descrevem os seus resultados na revista Astronomy & Astrophysics.
Atualmente conhecemos pouco mais de 4000 planetas em órbita de estrelas para lá do nosso Sistema Solar. Destes chamados exoplanetas, cerca de 96% são significativamente maiores do que a nossa Terra, a maioria deles mais comparável com as dimensões dos gigantes gasosos Neptuno ou Júpiter. Esta percentagem provavelmente não reflete as condições reais no espaço, dado que planetas pequenos são muito mais difíceis de rastrear do que grandes. Além disso, os mundos pequenos são alvos fascinantes na busca por planetas potencialmente habitáveis, semelhantes à Terra, fora do Sistema Solar.
Os 18 mundos recém-descobertos enquadram-se na categoria de planetas do tamanho da Terra. O mais pequeno tem apenas 69% do tamanho da Terra; o maior tem pouco mais que o dobro do raio do nosso planeta. E têm ainda outra coisa em comum: todos os 18 exoplanetas não puderam ser detetados, até agora, nos dados do Telescópio Espacial Kepler. Os algoritmos de pesquisa comuns não eram suficientemente sensíveis.
Na sua busca por mundos distantes, os cientistas frequentemente usam o chamado método de trânsito para procurar estrelas com quedas periodicamente recorrentes de brilho. Se uma estrela tiver um planeta cujo plano orbital esteja alinhado com a linha de visão da Terra, o planeta oculta uma pequena fração da luz estelar quando passa em frente da estrela uma vez por órbita.
"Os algoritmos de busca tentam identificar quedas repentinas no brilho," explica o Dr. René Heller, do Instituto Max Planck, autor principal da publicação atual. "No entanto, na realidade, um disco estelar parece um pouco mais escuro na orla do que no centro. Quando um planeta passa em frente de uma estrela, bloqueia inicialmente menos luz estelar do que no meio do trânsito. A diminuição máxima ocorre no centro do trânsito, antes da estrela se tornar gradualmente mais brilhante outra vez," explica.
Os planetas grandes tendem a produzir variações de brilho profundas e claras nas suas estrelas hospedeiras, de modo que a variação subtil de brilho do centro ao limbo na estrela dificilmente desempenha um papel na sua descoberta. Os planetas pequenos, no entanto, fornecem aos cientistas imensos desafios. O seu efeito sobre o brilho estelar é tão pequeno que é extremamente difícil de distinguir das flutuações naturais do brilho da estrela e do ruído que necessariamente surge com qualquer tipo de observação. A equipa de René Heller conseguiu agora mostrar que a sensibilidade do método de trânsito pode ser significativamente melhorada, se uma curva de luz mais realista for assumida no algoritmo de busca.
"O nosso novo algoritmo ajuda a traçar um quadro mais realista da população de exoplanetas no espaço," resume Michael Hippke, do Observatório de Sonneberg. "Este método constitui um avanço significativo, especialmente na busca por planetas parecidos com a Terra."
Os investigadores usaram dados do Telescópio Espacial Kepler da NASA como uma plataforma de testes para o novo algoritmo. Na primeira fase da missão, de 2009 a 2013, o Kepler registou as curvas de luz de mais de 100.000 estrelas, resultando na descoberta de mais de 2300 planetas. Após um defeito técnico, o telescópio teve que ser usado num modo de observação alternativo, chamado missão K2, mas ainda assim monitorizou mais de 100.000 estrelas até ao final da missão em 2018. Como uma primeira amostra para o seu novo algoritmo, os investigadores decidiram reanalisar todas as 517 estrelas do K2 que já eram conhecidas por abrigarem pelo menos um planeta em trânsito.
Além dos planetas anteriormente conhecidos, os investigadores descobriram 18 novos objetos que haviam sido negligenciados anteriormente. "Na maioria dos sistemas planetários que estudámos, os novos planetas são os mais pequenos," disse Kai Rodenbeck da Universidade de Gotinga e do Instituto Max Planck, descrevendo os resultados. Além disso, a maioria dos novos planetas orbita a sua estrela mais perto do que os seus companheiros planetários conhecidos. As superfícies destes novos planetas, portanto, provavelmente têm temperaturas bem superiores a 100 graus Celsius. Apenas um dos corpos é uma exceção: provavelmente orbita a sua estrela anã vermelha dentro da chamada zona habitável. A essa distância favorável da sua estrela, este planeta pode fornecer condições sob as quais pode existir água líquida à superfície - um dos pré-requisitos básicos para a vida como a conhecemos na Terra.
Claro, os cientistas não podem descartar que o seu método é também cego a outros planetas nos sistemas que investigaram. Em particular, planetas pequenos a grandes distâncias das suas estrelas hospedeiras são conhecidos por serem problemáticos. Estes exigem mais tempo para completar uma órbita do que os planetas que orbitam as suas estrelas a distâncias menores. Como consequência, os trânsitos exoplanetários em órbitas largas ocorrem com menos frequência, o que torna os seus sinais ainda mais difíceis de detetar.
O novo método desenvolvido por Heller e colegas abre novas possibilidades fascinantes. Além das 517 estrelas que agora estão a ser investigadas, a missão Kepler também fornece conjuntos de dados para centenas de milhares de outras estrelas. Os investigadores assumem que o seu método lhes permitirá encontrar mais de 100 outros mundos do tamanho da Terra nos dados da missão principal do Kepler. "Este novo método também é particularmente útil para preparar a próxima missão PLATO da ESA, com lançamento previsto para 2026," diz o professor Dr. Laurent Gizon, Diretor Administrativo do Instituto Max Planck. O PLATO vai descobrir e caracterizar muitos outros sistemas multiplanetários em torno de estrelas parecidas com o Sol, alguns dos quais serão capazes de abrigar vida.
Quase todos os exoplanetas conhecidos são maiores do que a Terra e tipicamente tão grandes quanto o planeta gasoso Neptuno. Os 18 recém-descobertos planetas (aqui em laranja e verde), em comparação, são muito mais pequenos do que Neptuno, três dos quais ainda mais pequenos do que a Terra e dois tão grandes quanto a Terra. O planeta EPIC 201238110.02 é o único dos novos planetas que é frio o suficiente para potencialmente albergar água líquida à sua superfície.
Crédito: NASA/JPL (Neptuno), NASA/NOAA/GSFC/Suomi NPP/VIIRS/Norman Kuring (Terra), MPS/René Heller
