Os astrônomos constantemente sondam o céu em busca do inesperado. Eles estão dispostos a adotar novas idéias que podem substituir a sabedoria dos anos anteriores.
Mas há uma exceção à regra: a busca pelo Earth 2.0. Aqui não queremos encontrar o inesperado, mas o esperado. Queremos encontrar um planeta tão semelhante ao nosso, que quase podemos chamá-lo de lar.
Embora não possamos imaginar exatamente esses planetas com detalhes suficientes para ver se é um mundo aquático com plantas e civilizações luxuriantes, podemos usar métodos indiretos para encontrar um planeta "parecido com a Terra" - um planeta com massa semelhante e raio para a Terra.
Há apenas um problema: as técnicas atuais para medir a massa de um exoplaneta são limitadas. Até hoje, os astrônomos medem a velocidade radial - pequenas oscilações na órbita de uma estrela, enquanto é puxada pela força gravitacional de seu exoplaneta - para derivar a razão de massa planeta-estrela.
Mas, como a maioria dos exoplanetas é detectada por meio de seu sinal de trânsito - diminui a luz quando um planeta passa em frente à sua estrela hospedeira - não seria ótimo se pudéssemos medir sua massa com base apenas nesse método? Bem, os astrônomos do MIT encontraram um caminho.
O aluno de pós-graduação Julien de Wit e a colega de MacArthur Sara Seager desenvolveram uma nova técnica para determinar a massa usando apenas o sinal de trânsito de um exoplaneta. Quando um planeta transita, a luz da estrela passa através de uma fina camada da atmosfera do planeta, que absorve certos comprimentos de onda da luz da estrela. Quando a luz das estrelas atingir a Terra, ela será impressa com as impressões digitais químicas da composição da atmosfera.
O chamado espectro de transmissão permite que os astrônomos estudem a atmosfera desses mundos alienígenas.
Mas aqui está a chave: um planeta mais massivo pode manter uma atmosfera mais espessa. Assim, em teoria, a massa de um planeta pode ser medida com base na atmosfera ou apenas no espectro de transmissão.
É claro que não existe uma correlação de um para um ou teríamos descoberto isso há muito tempo. A extensão da atmosfera também depende de sua temperatura e do peso de suas moléculas. O hidrogênio é tão leve que escapa da atmosfera com mais facilidade do que, digamos, o oxigênio.
Então de Wit trabalhou a partir de uma equação padrão que descreve a altura da escala - a distância vertical sobre a qual a pressão de uma atmosfera diminui. A extensão em que a pressão cai depende da temperatura do planeta, da força gravitacional do planeta (também conhecida como massa) e da densidade da atmosfera.
De acordo com a álgebra básica: conhecer três desses parâmetros nos permitirá resolver o quarto. Portanto, a força gravitacional do planeta, ou massa, pode ser derivada de sua temperatura atmosférica, perfil de pressão e densidade - parâmetros que podem ser obtidos apenas em um espectro de transmissão.
Com o trabalho teórico por trás deles, De Wit e Seager usaram o quente Jupiter HD 189733b, com uma massa já bem estabelecida, como um estudo de caso. Seus cálculos revelaram a mesma medida de massa (1,15 vezes a massa de Júpiter) que a obtida pelas medidas de velocidade radial.
Essa nova técnica será capaz de caracterizar a massa de exoplanetas com base apenas nos dados de trânsito. Enquanto Júpiteres quentes continuam sendo o principal alvo da nova técnica, De Wit e Seager visam descrever planetas semelhantes à Terra em um futuro próximo. Com o lançamento do Telescópio Espacial James Webb, programado para 2018, os astrônomos devem ser capazes de obter a massa de mundos muito menores.
O artigo foi publicado na Science Magazine e agora está disponível para download em uma forma muito mais longa aqui.
