Olhando para o céu em uma noite clara, você pode ter certeza do que nossos ancestrais nem suspeitavam: pelo menos um planeta gira em torno de quase todas as estrelas.
Os mundos nas órbitas de outras estrelas são chamados de "exoplanetas" e variam de gigantes gasosos gigantes, maiores que Júpiter, até pequenos planetas rochosos como a Terra ou Marte. Planetas distantes podem ser quentes o suficiente para que o metal derreta em suas superfícies ou bolas de neve geladas. Muitos deles giram tão rápida e estreitamente em torno de suas estrelas que seu ano dura vários dias terrestres. Alguns podem ter dois sóis. Existem errantes expulsos de seus sistemas, aqueles que vagam no escuro pela galáxia.
A Via Láctea é uma enorme família de estrelas, abrangendo aproximadamente 100.000 anos-luz. Sua estrutura espiral contém cerca de 400 bilhões de habitantes, e nosso Sol está entre eles. Se cada uma dessas estrelas não tem um planeta em sua órbita, mas vários, como no sistema solar, então o número de mundos na Via Láctea é simplesmente astronômico: a contagem chega a trilhões.
Os sistemas estelares que vivem na Via Láctea. Crédito: ESA / Hubble / ESO / M. Kornmesser.
Há vários séculos, a humanidade vem pensando na possibilidade da existência de planetas ao redor de estrelas distantes, e agora dizemos com segurança que mundos extra-solares existem. Nosso vizinho mais próximo, Proxima Centauri, recentemente teve um planeta rochoso descoberto, e provavelmente não está sozinho. A distância até ele é de aproximadamente 4,5 anos-luz ou 40 trilhões de quilômetros. No entanto, a maioria dos exoplanetas encontrados está localizada a centenas ou milhares de anos-luz de distância.
Más notícias: ainda não temos como chegar até eles. A boa notícia é que podemos olhar para eles, estimar as temperaturas, “sentir” a atmosfera e talvez em breve descobrir sinais de vida escondidos na penumbra desses mundos distantes.
O primeiro exoplaneta a entrar na arena mundial foi o 51 Pegasi b, um "Júpiter quente" a 50 anos-luz de distância, que orbita uma estrela em 4 dias terrestres. O ponto de viragem após o qual os planetas extrasolares se tornaram comuns veio em 1995.
Representação artística de Júpiter quente. Crédito: ESO.
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Antes do 51 Pegasi b, havia vários candidatos. O exoplaneta conhecido hoje como Tadmor foi descoberto em 1988. Embora sua existência tenha sido questionada em 1992 devido a evidências insuficientes, dez anos depois, observações adicionais confirmaram que um planeta orbita ao redor de Gamma Cepheus A. Então, em 1992, um sistema de "planetas pulsares" foi descoberto. Esses mundos orbitam em torno de uma estrela morta, o pulsar PSR 1257 + 12, que vive a 2.300 anos-luz da Terra.
Agora vivemos em um universo de exoplanetas. Seu número está aumentando constantemente e, no momento, o número de planetas confirmados fora do sistema solar cruzou a linha de 3700, mas na próxima década, a programação pode saltar para dezenas de milhares.
Como chegamos a isso?
Estamos à beira de grandes descobertas. A era das primeiras explorações e dos primeiros exoplanetas confirmados prepararam o terreno para a próxima fase: a busca por mundos distantes com telescópios mais "vigilantes" e sofisticados no espaço e na Terra. Alguns deles foram encarregados de conduzir um censo populacional preciso, calculando os vários tamanhos e tipos de exoplanetas. Outros examinam mundos individuais, suas atmosferas e seu potencial para sustentar a vida.
A visualização direta de exoplanetas, ou seja, suas imagens reais, desempenha um papel cada vez mais significativo, embora os cientistas tenham alcançado o nível atual de conhecimento principalmente por meios indiretos. Os dois métodos principais são oscilações e eclipses.
Animação composta por imagens de quatro exoplanetas massivos orbitando a jovem estrela HR 8799. Crédito: Jason Wang / Christian Marois.
O primeiro é baseado na fixação de oscilações distintas de estrelas sob a influência da gravidade de um planeta em órbita. Esses desvios caracterizam a massa do exoplaneta. O método permitiu confirmar os primeiros candidatos, incluindo 51 Pegasi b, e no total, medindo a velocidade radial, cerca de 700 mundos foram descobertos.
Mas a grande maioria dos exoplanetas é encontrada pelo método de trânsito, que se baseia na captura de uma queda incrivelmente minúscula na luminosidade de uma estrela quando um planeta cruza seu disco. Esta estratégia de busca indica o tamanho do objeto. O Telescópio Espacial Kepler da NASA, lançado em 2009, encontrou cerca de 2.700 exoplanetas confirmados desta forma. Ele ainda está descobrindo novos mundos até hoje, mas, infelizmente, sua caça terminará em breve, pois o combustível está acabando.
Cada método tem seus prós e contras. Medir a velocidade radial mostra a massa do planeta, mas não fornece informações sobre seu diâmetro. O trânsito fala do tamanho do mundo extra-solar, mas não permite determinar a massa.
Mas, quando vários métodos são usados juntos, podemos obter dados importantes sobre o sistema planetário sem visualização direta. O melhor exemplo é o TRAPPIST-1, a cerca de 40 anos-luz de distância, no qual sete planetas do tamanho da Terra orbitam uma pequena anã vermelha.
Planetas orbitando a ultra-fria anã vermelha TRAPPIST-1 em comparação com a Terra. Crédito: ESO / M. Kornmesser.
A família TRAPPIST-1 foi estudada por telescópios terrestres e espaciais. A pesquisa mostrou não apenas os diâmetros de sete planetas densamente compactados, mas também sua interação gravitacional sutil entre si. Agora que conhecemos suas massas e diâmetros, podemos estimar a temperatura na superfície e até adivinhar a cor do céu em cada um deles. Embora muito ainda seja desconhecido sobre esses sete planetas, incluindo se eles estão cobertos por oceanos ou uma crosta de gelo, TRAPPIST-1 se tornou o sistema estelar mais estudado além do nosso.
Qual é o próximo?
O próximo passo será uma nova geração de telescópios espaciais. Em primeiro lugar, o TESS, com lançamento programado para 16 de abril de 2018. Este instrumento moderno conduzirá uma pesquisa quase completa de estrelas brilhantes próximas em busca de planetas em trânsito.
A TESS selecionará os melhores candidatos para uma inspeção mais detalhada pelo Telescópio Espacial James Webb, que irá ao espaço em 2020. O sucessor do Hubble, com seu enorme espelho, coletará luz diretamente dos próprios planetas, que pode então ser decomposta em um espectro, uma espécie de código de barras que mostra quais gases estão presentes na atmosfera do exoplaneta. Os principais alvos do telescópio serão as "superterras".
"Hunter" para exoplanetas TESS. Crédito: NASA.
Pouco se sabe sobre essa classe de mundos extra-solares hoje, incluindo se eles são habitáveis. A razão para isso é a falta de análogos da super-terra no sistema solar. Se tivermos sorte, um deles mostrará sinais de oxigênio, dióxido de carbono e metano em sua atmosfera. No entanto, a busca pelas atmosferas de planetas do tamanho da Terra terá que ser adiada até a próxima geração de telescópios espaciais em 2030.
Graças ao telescópio Kepler, agora sabemos que as estrelas acima de nós estão rodeadas por planetas. E podemos ter certeza não apenas de uma enorme variedade de vizinhos exoplanetários, mas também de que a aventura está apenas começando.
Roman Zakharov
