O estudo dos exoplanetas avançou bastante nos últimos anos, graças em grande parte à missão Kepler. Mas essa missão tem suas limitações. É difícil para Kepler, e para outras tecnologias, imaginar regiões próximas às suas estrelas. Agora, um novo instrumento chamado vórtice coronagraph, instalado no Observatório Keck do Havaí, permite que os astrônomos examinem discos protoplanetários que estão muito próximos das estrelas que orbitam.
O problema de ver discos de poeira e até planetas próximos às suas estrelas é que as estrelas são muito mais brilhantes que os objetos que as orbitam. As estrelas podem ser bilhões de vezes mais brilhantes que os planetas perto delas, tornando quase impossível vê-las sob o brilho. "O poder do vórtice reside em sua capacidade de imaginar planetas muito próximos de sua estrela, algo que ainda não podemos fazer por planetas parecidos com a Terra", disse Gene Serabyn, do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA. "O parágrafo do vórtice pode ser a chave para tirar as primeiras imagens de um ponto azul claro como o nosso."
"O poder do vórtice reside em sua capacidade de imaginar planetas muito próximos de sua estrela, algo que ainda não podemos fazer por planetas parecidos com a Terra." - Gene Serabyn, JPL.
"O coronagraph no vórtice nos permite observar as regiões ao redor das estrelas onde planetas gigantes como Júpiter e Saturno supostamente se formam", disse Dmitri Mawet, cientista do Jet Propulsion Laboratory da NASA e Caltech, ambos em Pasadena. “Até agora, só conseguimos imaginar gigantes de gás que nascem muito mais longe. Com o vórtice, poderemos ver planetas orbitando tão perto de suas estrelas quanto Júpiter está ao nosso sol, ou cerca de duas a três vezes mais perto do que era possível antes. ”
Em vez de mascarar a luz das estrelas, como outros métodos de observação de exoplanetas, o vórtice coronagraph redireciona a luz para longe dos detectores combinando ondas de luz e cancelando-as. Como não há máscara oculta, o coronagraph do vórtice pode capturar imagens de regiões muito mais próximas das estrelas do que os outros coronagraphs. Dmitri Mawet, cientista pesquisador que inventou o novo coronagraph, compara-o aos olhos de uma tempestade.
"O instrumento é chamado de vórtice coronagraph porque a luz das estrelas está centrada em uma singularidade óptica, o que cria um buraco escuro no local da imagem da estrela", disse Mawet. “Os furacões têm uma singularidade em seus centros, onde a velocidade do vento cai para zero - o olho da tempestade. Nosso coronagraph de vórtice é basicamente o olho de uma tempestade óptica para onde enviamos a luz das estrelas. ”
Os resultados do parágrafo do vórtice são apresentados em dois artigos (aqui e aqui) publicados no Astronomical Journal de janeiro de 2017. Um dos estudos foi liderado por Gene Serabyn, do JPL, que também é chefe do projeto Keck vortex. Esse estudo apresentou a primeira imagem direta do HIP79124 B, uma anã marrom a 23 UA da sua estrela, na região de formação de estrelas chamada Scorpius-Centaurus.
“A capacidade de ver muito perto das estrelas também nos permite procurar planetas em torno de estrelas mais distantes, onde os planetas e as estrelas apareceriam mais próximos. Ter a capacidade de pesquisar estrelas distantes em busca de planetas é importante para capturar planetas ainda em formação ”, disse Serabyn.
"Ter a capacidade de pesquisar estrelas distantes em busca de planetas é importante para capturar planetas ainda em formação". - Gene Serabyn, JPL.
O segundo dos dois estudos de vórtice apresentou imagens de um disco protoplanetário ao redor da jovem estrela HD141569A. Essa estrela, na verdade, tem três discos à sua volta, e o coronagraph conseguiu capturar uma imagem do anel mais interno. A combinação dos dados do vórtice com os das missões Spitzer, WISE e Herschel mostrou que o material formador de planeta no disco é composto de grãos de olivina do tamanho de seixos. A olivina é um dos silicatos mais abundantes no manto da Terra.
"Os três anéis em torno desta jovem estrela estão aninhados como bonecas russas e estão passando por mudanças dramáticas que lembram a formação planetária", disse Mawet. "Mostramos que os grãos de silicato se aglomeraram em seixos, que são os blocos de construção dos embriões do planeta".
Essas imagens e estudos são apenas o começo do coronagraph do vórtice. Será usado para observar muitos outros sistemas planetários jovens. Em particular, ele examinará planetas próximos às chamadas "linhas de geada" em outros sistemas solares. É a região em torno dos sistemas estelares onde é frio o suficiente para que moléculas como água, metano e dióxido de carbono se condensem em grãos sólidos e gelados. O pensamento atual diz que a linha de geada é a linha divisória entre a formação de planetas rochosos e de gás. Os astrônomos esperam que o coronagraph possa responder a perguntas sobre Júpiteres quentes e Netuno quentes.
Júpiteres quentes e Netuno são grandes planetas gasosos encontrados muito perto de suas estrelas. Os astrônomos querem saber se esses planetas se formaram perto da linha do gelo e depois migraram para dentro em direção a suas estrelas, porque é impossível para eles se formarem tão perto de suas estrelas. A questão é: que forças os levaram a migrar para dentro? "Com um pouco de sorte, poderemos pegar planetas no processo de migração através do disco de formação de planetas, observando esses objetos muito jovens", disse Mawet.
