A missão Kepler e a sua extensão, a chamada missão K2, descobriu milhares de exoplanetas. Eles foram detectados usando a técnica do trânsito que mede a queda na intensidade de luz de uma estrela quando um planeta na sua órbita passa na sua frente, quando observado da Terra. O trânsito pode não só medir o período orbital dos exoplanetas, mas é possível também determinar o tamanho do exoplaneta a partir de análise detalhada da forma e da profundidade da curva do trânsito e das propriedades da estrela. O método do trânsito contudo, não permite que seja possível medir a massa do planeta. O método da velocidade radial, em contraste, que mede a variação no movimento da estrela devido à força gravitacional do exoplaneta na sua órbita, permite que os astrônomos possam medir a massa do planeta. Sabendo a massa e o raio do planeta é possível determinar sua densidade média e com isso se ter uma pista sobre sua composição.
Aproximadamente a 15 anos atrás, os astrônomos do CfA e outros perceberam que em sistemas planetários com múltiplos planetas, a força gravitacional periódica de um planeta em outro irá alterar seus parâmetros orbitais. Embora o método do trânsito não pode diretamente medir a massa do exoplaneta, el pode detectar essas variações orbitais e isso pode ser modelado para inferir a massa do planeta. A missão Kepler identificou centenas de sistemas de exoplanetas com variações no trânsito, e dezenas deles tiveram suas massas modeladas com sucesso. De maneira surpreendente, esse procedimento parece encontrar uma prevalência de exoplanetas com densidade bem baixa. O sistema Kepler-9, por exemplo, parece ter 2 planetas com densidade de 0.42 e 0.32 gramas por centímetro cúbico. Para você ter uma comparação, a densidade média da Terra é de 5.551 gramas por centímetro cúbico, a água por definição, tem densidade de 1 grama por centímetro cúbico e Saturno tem uma densidade de 0.69 gramas por centímetro cúbico. Quando chegaram nesses resultados, criou-se uma dúvida sobre uma ou mais partes da metodologia de variação do tempo de trânsito, e isso acabou por criar uma questão que durava muito tempo.
Para tentar resolver essas dúvidas, os astrônomos do CfA, David Charbonneau, David Latham, Mercedez Lopez-Morales e David Phillips, e seus colegas, testaram a confiabilidade do método medindo as densidades dos planetas do sistema Kepler-9 usando para isso o método da velocidade radial. Esses dois exoplanetas estão entre o pequeno grupo de planetas que podem ter suas massas medidas diretamente com essa técnica. Para isso, eles usaram o HARPS-N, um espectrômetro, localizado no Telescopio Nazionale Galileo em La Palma em 16 épocas de observação. O HARPS-N pode medir normalmente as variações de velocidade com um erro de cerca de 40 km em uma hora. Os resultados, confirmam a densidade extremamente baixa obtida pelo método da variação do tempo de trânsito, e verifica o poder dessa técnica no cálculo da densidade de exoplanetas pertencentes a sistemas múltiplos.
Fonte:
https://www.cfa.harvard.edu/news/su201924
https://arxiv.org/pdf/1901.05471.pdf
