A atual contagem de exoplanetas - o número de planetas que os astrônomos encontraram orbitando outras estrelas - fica em 312. São muitos planetas. Mas poderia ajudar se soubéssemos exatamente onde procurar. Novas pesquisas usando simulações de supercomputadores de discos empoeirados em torno de estrelas parecidas com o sol mostram que planetas quase tão pequenos quanto Marte podem criar padrões na poeira que futuros telescópios poderão detectar. A pesquisa aponta para uma nova avenida na busca de planetas habitáveis. "Pode demorar um pouco até que possamos imaginar diretamente planetas parecidos com a Terra em torno de outras estrelas, mas, antes disso, seremos capazes de detectar os anéis ornamentados e bonitos que eles esculpem na poeira interplanetária", diz Christopher Stark, pesquisador principal do estudo na Universidade de Maryland, College Park.
Trabalhando com Marc Kuchner no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, Stark modelou como 25.000 partículas de poeira responderam à presença de um único planeta - variando da massa de Marte a cinco vezes a Terra - orbitando uma estrela semelhante ao sol. Usando o supercomputador Thunderhead da NASA em Goddard, os cientistas realizaram 120 simulações diferentes que variavam o tamanho das partículas de poeira e a massa e distância orbital do planeta.
“Nossos modelos usam dez vezes mais partículas que as simulações anteriores. Isso nos permite estudar o contraste e as formas das estruturas de anéis ”, acrescenta Kuchner. A partir desses dados, os pesquisadores mapearam a densidade, o brilho e a assinatura de calor resultantes de cada conjunto de parâmetros.
"Não é amplamente reconhecido que os sistemas planetários - incluindo os nossos - contêm muita poeira", acrescenta Stark. "Vamos colocar esse pó para trabalhar para nós".
Grande parte da poeira em nosso sistema solar forma-se na órbita de Júpiter, à medida que os cometas desmoronam perto do sol e asteróides de todos os tamanhos colidem. A poeira reflete a luz do sol e às vezes pode ser vista como um brilho do céu em forma de cunha - chamado de luz zodiacal - antes do nascer do sol ou depois do pôr do sol.
Os modelos de computador são responsáveis pela resposta da poeira à gravidade e a outras forças, incluindo a luz da estrela. A luz das estrelas exerce um leve atrito com pequenas partículas que as fazem perder energia orbital e se aproximarem da estrela.
"As partículas espiralam para dentro e depois ficam temporariamente retidas em ressonâncias com o planeta", explica Kuchner. Uma ressonância ocorre sempre que o período orbital de uma partícula é uma proporção de número pequeno - como dois terços ou cinco sextos - da do planeta.
Por exemplo, se uma partícula de poeira faz três órbitas em torno de sua estrela toda vez que o planeta completar uma, a partícula repetidamente sentirá um puxão gravitacional extra no mesmo ponto em sua órbita. Por um tempo, esse empurrão extra pode compensar a força de arrasto da luz das estrelas e a poeira pode se depositar em estruturas sutis em forma de anel.
“As partículas espiralam em direção à estrela, ficam presas em uma ressonância, caem dela, espiralam em mais algumas, ficam presas em outra ressonância, e assim por diante”, diz Kuchner. A contabilização da complexa interação de forças em dezenas de milhares de partículas exigia a potência matemática de um supercomputador.
Alguns cientistas observam que a presença de grandes quantidades de poeira pode representar um obstáculo para a geração direta de imagens de planetas semelhantes à Terra. As futuras missões espaciais - como o Telescópio Espacial James Webb da NASA, agora em construção e com lançamento previsto para 2013, e o proposto Localizador de Planetas Terrestres - estudarão estrelas próximas com discos empoeirados. Os modelos criados por Stark e Kuchner dão aos astrônomos uma prévia das estruturas de poeira que sinalizam a presença de mundos ocultos.
"Nosso catálogo ajudará outras pessoas a inferir a massa e a distância orbital de um planeta, bem como os tamanhos de partículas dominantes nos anéis", diz Stark.
Stark e Kuchner publicaram seus resultados na edição de 10 de outubro do The Astrophysical Journal. Stark disponibilizou on-line seu atlas de simulações de poeira exo-zodiacal.
Fonte: Goddard Space Flight Center
