O Telescópio Espacial Hubble e o Observatório W. M. Keck, no Havaí, fizeram confirmações independentes de um exoplaneta orbitando sua estrela central de uma distância bem grande. O planeta foi descoberto através de uma técnica chamada de microlente gravitacional.
Essa descoberta traz uma nova peça para o processo de caçada de exoplanetas: para descobrir planetas longe de suas estrelas, como Júpiter e Saturno estão do Sol. Os resultados obtidos pelo Hubble e pelo Keck apareceram em dois artigos da edição de 30 de Julho de 2015 do The Astrophysical Journal.
A grande maioria dos exoplanetas catalogados são aqueles localizados bem perto de suas estrelas, isso acontece porque as técnicas atuais de se caçar exoplanetas favorecem a descoberta de planetas com curtos períodos orbitais. Mas esse não é o caso da técnica de microlente gravitacional, que pode encontrar planetas mais frios e mais distantes com órbitas de longo período que outros métodos não são capazes de detectar.
O efeito de microlente ocorre quando uma estrela em primeiro plano, amplifica a luz de uma estrela de fundo que momentaneamente se alinha com ela. Se a estrela de primeiro plano possuir planetas, então esses planetas, então os planetas podem também amplificar a luz da estrela de fundo, mas por um período de tempo bem mais curto do que aquele da estrela. O tempo exato e a quantidade de luz amplificada podem revelar pistas sobre a natureza da estrela de primeiro plano e seus planetas.
O sistema, catalogado como OGLE-2005-BLG-169, foi descoberto em 2005, pelos projetos Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), o Microlensing Follow-Up Network (MicroFUN), e membros do Microlensing Observations in Astrophysics (MOA), grupos que pesquisam os exoplanetas por meio do efeito de microlente gravitacional.
Sem identificar de forma conclusiva e caracterizar a estrela de primeiro plano, contudo, os astrônomos têm tido um tempo difícil em determinar as propriedades do planeta. Usando o Hubble e o Keck, duas equipes de astrônomos encontraram agora que o sistema consiste de um planeta do tamanho de Urano, orbitando sua estrela a uma distância de cerca de 370 milhões de milhas, um pouco menos da distância entre Júpiter e o Sol. A estrela do sistema, contudo, é cerca de 70% mais massiva que o Sol.
“Esses alinhamentos são raros, ocorrendo somente uma vez a cada 1 milhão de anos, para um dado planeta, assim, é necessário uma longa espera antes que o sinal da microlente planetária pudesse ser confirmado”, disse David Bennett, da Universidade de Notre Dame, Indiana e líder da equipe que analisou os dados do Hubble. “Felizmente, o sinal planetário prediz quão rápido as posições aparentes da estrela de fundo e da estrela que abriga o planeta se separarão, e nossas observações têm confirmado essa previsão. Os dados do Hubble e do Keck, fornecem a primeira confirmação do sinal de uma microlente planetária”.
De fato, a microlente é uma poderosa ferramenta que pode descobrir planetas que orbitam estrelas que não podem ser vistos pela maior parte dos telescópios. “É impressionante que possamos detectar planetas orbitando estrelas que não vemos, mas nós gostaríamos de saber algo sobre as estrelas que esses planetas orbitam”, explicou Virginie Batista, do Institut d’Astrophysique de Paris, França, líder da análise dos dados do Keck. “Os telescópios Keck e Hubble permitiram que nós pudéssemos detectar essas apagadas estrelas que abrigam sistemas planetários e determinar suas propriedades”.
Os planetas são pequenos e apagados se comparado com suas estrelas, poucos têm sido observados diretamente fora do Sistema Solar. Os astrônomos normalmente usam duas técnicas indiretas para caçar exoplanetas. O primeiro método detecta planetas pela súbita força gravitacional que eles exercem sobre suas estrelas. No outro método, os astrônomos observam pequenas quedas na quantidade de luz emitida pela estrela quando um planeta passa na sua frente.
Ambas as técnicas trabalham melhor quando os planetas são muito massivos ou quando eles orbitam suas estrelas a uma distância pequena. Nesses casos, os astrônomos podem determinar com precisão seu período orbital que é de horas, dias ou de poucos anos.
Mas para entender por completo a arquitetura de distantes sistemas planetários, é preciso mapear a distribuição completa de planetas ao redor de uma estrela. Assim, os astrônomos precisam olhar para mais longe da estrela, a uma distância equivalente a de Júpiter com relação ao Sol ou mais distante ainda.
“É importante entender como esses sistemas se comparam com o nosso Sistema Solar”, disse um membro da equipe, Jay Anderson, do Space Telescope Science Institute em Baltimore, Maryland. “Assim, nós precisamos de um censo completo dos planetas nesses sistemas. A microlente gravitacional é crítica em ajudar os astrônomos a ganhar ideias sobre as teorias de formação planetária”.
O planeta no sistema OGLE é provavelmente um exemplo de um Júpiter-falho, um objeto que começou a se formar como Júpiter, com um núcleo de rocha e gelo, pesando cerca de 10 vezes a massa da Terra, mas ele não cresceu rápido o suficiente para ganhar massa significante de hidrogênio e hélio. Assim, ele terminou com uma massa mais de 20 vezes menor que a massa de Júpiter. “Planetas do tipo Júpiter-falho, como o OGLE-2005-BLG-169lb, são previstos como sendo mais comuns que os Júpiteres, especialmente ao redor de estrelas menos massivas que o Sol, de acordo com a teoria corrente de formação planetária. Assim, esse tipo de planeta é bem comum”, disse Bennett.
A microlente usa o movimento aleatório das estrelas, que geralmente são muito pequenos para serem notados sem medidas precisas. Se uma estrela, contudo, passa quase que precisamente em frente de uma estrela de fundo mais distante, a gravidade da estrela da frente age como uma lente gigante, amplificando a luz da estrela de fundo.
Uma companhia planetária ao redor da estrela em primeiro plano pode produzir uma variação no brilho da estrela de fundo. Essa flutuação no brilho pode revelar o planeta, que pode ser muito apagado, em alguns casos, para ser visto por telescópios. A duração do evento completo de microlente é de alguns meses, enquanto que a variação no brilho devido à presença do planeta dura de poucas horas a poucos dias.
Os dados iniciais de microlente da OGLE-2005-BLG-169, tinham indicado um sistema combinado de estrelas em primeiro e em segundo plano mais um planeta. Mas devido aos efeitos da atmosfera, um número de estrelas não correlacionadas também estavam misturadas no primeiro e no segundo plano num campo estelar muito tumultuado na direção do centro da galáxia.
As imagens nítidas do Keck e do Hubble, permitiram que os grupos de pesquisa separassem a fonte estelar de fundo das suas vizinhas, nesse campo estelar. Embora as imagens do Hubble tenham sido feitas 6.5 anos depois do evento de microlente, a fonte e a estrela que funcionou como lente ainda estavam tão próximas no céu que suas imagens se fundiram no que parecia ser uma imagem estelar alongada.
Os astrônomos podem medir o brilho tanto da estrela fonte como da estrela que abriga o planeta a partir dessa imagem alongada. Quando combinadas com a informação da curva de luz da microlente, o brilho da lente revela a massa e a separação orbital do planeta e da sua estrela hospedeira, bem como a distância do sistema planetário até a Terra. As estrelas de primeiro e segundo plano foram observadas em diferentes cores com a Wide Field Camera 3 do Hubble, a WFC3, permitindo confirmações independentes das determinações da massa e da distância.
As observações, feitas com a Near Infrared Camera 2 (NIRC2) no telescópio Keck 2, mais de oito anos depois do evento de microlente, forneceu uma medida precisa do movimento relativo das estrelas de primeiro e segundo plano. “Essa é a primeira vez que nós somos capazes de resolver completamente a estrela fonte e a estrela que funciona como lente depois de um evento de microlente. Isso nos permitiu discriminar entre dois modelos que ajustam os dados da curva de luz da microlente”, disse Batista.
Os dados do Hubble e do Keck estão fornecendo uma prova para o método primário de detecção de exoplanetas que será usado pelo instrumento espacial planejado pela NASA, e chamado Wide-field Infrared survey Telescope (WFIRST), que permitirá aos astrônomos determinarem as massas dos exoplanetas descobertos pela microlente. O WFIRST terá a mesma nitidez do Hubble para pesquisar exoplanetas usando a técnica de microlente. O telescópio será capaz de observar estrelas de primeiro plano que abrigam planetas, aproximando as fontes estelares de fundo antes do evento de microlente, e observando essas estrelas depois do evento.
“O WFIRST fará medidas como nós fizemos para a OGLE-2005-BLG-169 para virtualmente todos os eventos de microlente planetária que ele observar. Nós saberemos a massa e a distância para milhares de planetas, descobertos pelo WFIRST”, explica Bennett.
Fonte:
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2015/27/full/
