Quinze anos atrás, os maiores telescópios do mundo ainda não haviam localizado um planeta orbitando outra estrela. Hoje, telescópios não maiores do que os disponíveis em lojas de departamento estão se mostrando capazes de detectar mundos anteriormente desconhecidos. Um novo planeta detectado por um pequeno telescópio de 4 polegadas de diâmetro demonstra que estamos à beira de uma nova era de descoberta do planeta. Em breve, novos mundos poderão ser localizados em um ritmo acelerado, aproximando a detecção do primeiro mundo do tamanho da Terra.
"Essa descoberta demonstra que mesmo telescópios humildes podem dar enormes contribuições para buscas no planeta", diz Guillermo Torres, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (CfA), coautor do estudo.
Este estudo de pesquisa será publicado on-line em http://arxiv.org/abs/astro-ph/0408421 e será publicado na próxima edição do The Astrophysical Journal Letters.
Esta é a primeira descoberta extra-solar de planeta feita por uma pesquisa dedicada de muitos milhares de estrelas relativamente brilhantes em grandes regiões do céu. Foi feito usando o Trans-Atlantic Exoplanet Survey (TrES), uma rede de pequenos telescópios relativamente baratos, projetados para procurar especificamente planetas orbitando estrelas brilhantes. Uma equipe de cientistas co-liderada por David Charbonneau (CfA / Caltech), Timothy Brown, do Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica (NCAR) e Edward Dunham, do Observatório Lowell, desenvolveram a rede TrES. O suporte inicial para a rede TrES veio do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA e do Instituto de Tecnologia da Califórnia.
“Foram necessários vários doutorados. cientistas trabalhando em tempo integral para desenvolver os métodos de análise de dados para esse programa de pesquisa, mas o equipamento em si usa componentes simples e prontos para uso ”, diz Charbonneau.
Embora os pequenos telescópios da rede TrES tenham feito a descoberta inicial, foram necessárias observações de acompanhamento em outras instalações. Observações no W.M. O Observatório Keck, que, para a Universidade da Califórnia, Caltech e NASA, opera os dois maiores telescópios do mundo no Havaí, foi particularmente crucial para confirmar a existência do planeta.
Planet Shadows
O novo planeta é um gigante gasoso do tamanho de Júpiter que orbita uma estrela localizada a cerca de 500 anos-luz da Terra na constelação de Lyra. Este mundo circunda sua estrela a cada 3,03 dias, a uma distância de apenas 6 milhões de quilômetros, muito mais perto e mais rápido que o planeta Mercúrio em nosso sistema solar.
Os astrônomos usaram uma técnica inovadora para descobrir esse novo mundo. Foi encontrado pelo "método de trânsito", que procura um mergulho no brilho de uma estrela quando um planeta cruza diretamente na frente da estrela e lança uma sombra. Um planeta do tamanho de Júpiter bloqueia apenas cerca de 1/100 da luz de uma estrela semelhante ao Sol, mas isso é suficiente para torná-lo detectável.
Para ter sucesso, as pesquisas de trânsito devem examinar muitas estrelas, porque só vemos um trânsito se um sistema planetário estiver localizado quase na borda da nossa linha de visão. Atualmente, várias pesquisas de trânsito estão em andamento. A maioria examina áreas limitadas do céu e concentra-se em estrelas mais fracas porque são mais comuns, aumentando assim as chances de encontrar um sistema em trânsito. No entanto, a rede TrES concentra-se na busca de estrelas mais brilhantes em áreas maiores do céu, porque os planetas que orbitam estrelas brilhantes são mais fáceis de estudar diretamente.
"Tudo o que temos que trabalhar é a luz que vem da estrela", diz Brown. "É muito mais difícil aprender alguma coisa quando as estrelas estão fracas."
"É quase paradoxal que pequenos telescópios sejam mais eficientes que os maiores se você usar o método de trânsito, pois vivemos em uma época em que os astrônomos já estão planejando telescópios de 100 metros de diâmetro", diz o principal autor Roi Alonso, do Instituto Astrofísico de Canárias (IAC), que descobriram o novo planeta.
Os planetas extra-solares mais conhecidos foram encontrados usando o "método Doppler", que detecta o efeito gravitacional de um planeta em sua estrela espectroscopicamente, quebrando a luz da estrela em suas cores componentes. No entanto, as informações que podem ser coletadas sobre um planeta usando o método Doppler são limitadas. Por exemplo, apenas um limite inferior para a massa pode ser determinado porque o ângulo em que vemos o sistema é desconhecido. Uma anã marrom de alta massa cuja órbita é altamente inclinada à nossa linha de visão produz o mesmo sinal que um planeta de baixa massa que está quase no limite.
“Quando os astrônomos encontram um planeta em trânsito, sabemos que sua órbita é essencialmente de ponta, para que possamos calcular sua massa exata. Pela quantidade de luz que bloqueia, aprendemos seu tamanho físico. Em um exemplo, até conseguimos detectar e estudar a atmosfera de um planeta gigante ", diz Charbonneau.
Classificação de suspeitos
A pesquisa do TrES examinou aproximadamente 12.000 estrelas em 36 graus quadrados do céu (uma área com metade do tamanho da tigela da Ursa Maior). Roi Alonso, um estudante de graduação da Brown, identificou 16 possíveis candidatos a trânsitos no planeta. “A pesquisa do TrES nos deu nossa formação inicial de suspeitos. Então, tivemos que fazer muitas observações de acompanhamento para eliminar os impostores ”, diz o co-autor Alessandro Sozzetti (Universidade de Pittsburgh / CfA).
Depois de compilar a lista de candidatos no final de abril, os pesquisadores usaram telescópios no Observatório Whipple da CfA no Arizona e no Oak Ridge Observatory em Massachusetts para obter observações fotométricas (brilho) adicionais, bem como observações espectroscópicas que eliminaram estrelas binárias em eclipse.
Em questão de dois meses, a equipe se concentrou no candidato mais promissor. Observações espectroscópicas de alta resolução de Torres e Sozzetti usando o tempo fornecido pela NASA no telescópio Keck I de 10 metros de diâmetro no Havaí, encerraram o caso.
"Sem esse trabalho de acompanhamento, as pesquisas fotométricas não podem dizer quais de seus candidatos são realmente planetas. A prova do pudim é uma órbita para a estrela-mãe, e conseguimos isso usando o método Doppler. É por isso que as observações Keck desta estrela foram tão importantes para provar que havíamos encontrado um verdadeiro sistema planetário ”, diz o co-autor David Latham (CfA).
Notavelmente Normal
O planeta, chamado TrES-1, é muito parecido com Júpiter em massa e tamanho (diâmetro). É provável que seja um gigante gasoso composto principalmente de hidrogênio e hélio, os elementos mais comuns no Universo. Mas, ao contrário de Júpiter, ele orbita muito perto de sua estrela, proporcionando uma temperatura de cerca de 1500 graus F.
Os astrônomos estão particularmente interessados no TrES-1 porque sua estrutura concorda muito bem com a teoria, em contraste com o primeiro planeta em trânsito descoberto, o HD 209458b. O último mundo contém aproximadamente a mesma massa que o TrES-1, mas é cerca de 30% maior em tamanho. Mesmo sua proximidade com sua estrela e o calor que a acompanha não explica um tamanho tão grande.
"Encontrar o TrES-1 e ver como é normal nos faz suspeitar que o HD 209458b é um planeta" esquisito "", diz Charbonneau.
O TrES-1 orbita sua estrela a cada 72 horas, colocando-a em um grupo de planetas semelhantes, conhecidos como "Júpiteres Quentes". Esses mundos provavelmente se formaram muito mais longe de suas estrelas e depois migraram para dentro, varrendo outros planetas no processo. Os muitos sistemas planetários que contêm Júpiteres quentes indicam que nosso sistema solar pode ser incomum por sua história relativamente tranquila.
Tanto a órbita próxima do TrES-1 quanto seu histórico de migração dificilmente possuem luas ou anéis. No entanto, os astrônomos continuarão examinando esse sistema de perto porque observações fotométricas precisas podem detectar luas ou anéis, se existirem. Além disso, observações espectroscópicas detalhadas podem fornecer pistas sobre a presença e composição da atmosfera do planeta.
O artigo que descreve esses resultados é de autoria de: Roi Alonso (IAC); Timothy M. Brown (NCAR); Guillermo Torres e David W. Latham (CfA); Alessandro Sozzetti (Universidade de Pittsburgh / CfA); Georgi Mandushev (Lowell), Juan A. Belmonte (IAC); David Charbonneau (CfA / Caltech); Hans J. Deeg (IAC); Edward W. Dunham (Lowell); Francis T. O'Donovan (Caltech); e Robert Stefanik (CfA).
Este anúncio conjunto está sendo publicado simultaneamente pela CfA, IAC, NCAR, Universidade de Pittsburgh e Lowell Observatory.
O W.M. O Observatório Keck é operado pela Associação da Califórnia para Pesquisa em Astronomia, uma parceria científica do Instituto de Tecnologia da Califórnia, da Universidade da Califórnia e da Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço.
Com sede em Cambridge, Massachusetts, o Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) é uma colaboração conjunta entre o Smithsonian Astrophysical Observatory e o Harvard College Observatory. Os cientistas da CfA, organizados em seis divisões de pesquisa, estudam a origem, a evolução e o destino final do universo.
Fonte original: Comunicado de imprensa da Harvard CfA
