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Exoplanetas Como Você Nunca Viu

por em 09/03/2018 em Colunistas, Naelton Araujo | Nenhum comentário

Exoplanetas Como Você Nunca Viu

Toda semana aparecem imagens de novos planetas nos telejornais. Estes planetas descobertos fora do nosso Sistema Solar são chamados de exoplanetas. Geralmente estas imagens trazem nuvens coloridas e paisagens exóticas. Vamos distinguir entre fato e ficção. Há fotos dos discos destes exoplanetas?  Como se chega a conclusão que existem tantos planetas a tal e tal distância da estrela principal? O que é dado experimental e o que é especulação? O que é foto e o que é idealização?

Conceitos

A quantidade de exoplanetas confirmados até o momento já ultrapassou 3700. O primeiro planeta identificado fora do sistema solar foi em 1988 por astrônomos canadenses ao redor da estrela gama da constelação do Cepheu mas sua confirmação só veio cinco anos mais tarde. Neste ínterim, foram descobertos três planetas orbitando um pulsar em 1988 e um planeta orbitando uma estrela mais parecida com o Sol: 51 Pegasi, em 1992.

A grande dificuldade de observar planetas extrassolares, além da grande distância, se deve ao fato de que estes corpos não emitem luz própria. A parcela de luz que reflete das estrelas principais é muito pequena. A luz da estrela ofusca o planeta. É como se quiséssemos visualizar um pequeno inseto circulando a lâmpada de um poste que está a quilômetros de distância. Mas a situação é mais complicada.  São raras as estrelas solitárias, geralmente temos sistemas duplos, triplos e etc. Além disso muitas estrelas são variáveis (variam de brilho) e muitas outras têm manchas gigantescas (muito maiores do que as manchas do nosso Sol). Então a comparação do inseto girando ao redor de uma lâmpada é ainda insuficiente. Imagine o inseto contornando a uma lâmpada de um candelabro meio sujo com um garoto mexendo no dimmer e tudo isso observado através de uma janela com cortina (nossa atmosfera). É barra.

Os dois métodos que mais identificam exoplanetas, até o momento, são Trânsito e Velocidade Radial.

Dados Brutos: Trânsito

O Trânsito acontece quando o planeta passa na frente do disco da estrela do nosso ponto de vista, semelhante ao que acontece com Vênus e Mercúrio. Como o planeta é opaco, ao passar, oculta parte da luz estelar. Através de fotômetro, registramos a quantidade de luz durante todo o processo e obtemos valores versus tempo que podem ser expressos num gráfico que chamamos curva de luz. Como o movimento do planeta ao redor da estrela se dá numa órbita fixa, deduzimos o período (o ano) de revolução com a frequência das quedas de brilho da estrela. Pelas leis da mecânica celeste, podemos deduzir o tamanho da órbita e a massa do planeta através da determinação do seu período de revolução. O telescópio espacial Kepler utiliza este método através de fotometria de grande precisão.

Acima e à esquerda os dados do transito de uma estrela (detalhes para as barras de erro que indicam as incertezas da medida e as faixas acinzentadas que indicam as incertezas do ajuste). Abaixo à esquerda a explicação do fenômeno. À direita o satélite Kepler. Abaixo um representação artística de um exoplaneta transitando diante de um estrela.

Dados Brutos: Velocidade Radial

A Velocidade Radial é medida usando um espectroscópio. Quando a luz de uma estrela é decomposta em suas cores (visíveis e não visíveis) por um dispositivo (tipo um prisma), obtemos o espectro estelar. Essa técnica é umas da mais poderosas em astrofísica estelar e nos dá uma quantidade enorme de dados. No caso da velocidade radial o que usamos é o chamado efeito Doppler, responsável pelo desvio para o vermelho de todo o espectro de objetos que se afastam de nós e desvio para o azul quando se aproxima.  Uma estrela que esteja submetida a uma espécie de puxão gravitacional devido a um planeta companheiro vai ter uma velocidade na nossa direção ora de afastamento ora de aproximação, uma espécie de bailado periódico. Se temos essas variações periódicas podemos estimar órbitas dos possíveis planetas.

Acima gráfico com os dados de velocidade radial de um exoplaneta. Acima e à direita: A explicação do fenômeno. Abaixo à esquerda: representação colorida de um espectro estelar. Abaixo à direita: representação artística de um exoplaneta.

Outros Métodos

Em ambos os métodos não se teve, em nenhum momento, uma imagem do planeta. Outro método pode nos dar a imagem isolada dos planetas mais próximos. Este método, chamamos de coronografia estelar. Neste tipo de técnica é possível ocultar a estrela principal com uma espécie de máscara que tira a luz ofuscante e permite ver planetas girando ao redor. Mesmo assim o que vai aparecer é um ponto isolado da estrela principal, nunca um disco com algum tipo de detalhe. Mas sim a imagem isolada. Este método não corresponde nem a 2% de todos os exoplanetas até o momento encontrados.

Elaborando Em Cima dos Dados

As representações artísticas são produto de várias inferências resultantes de vários tipos de observação. As cores dos planetas, por exemplo, só podem ser intuídas quando conseguimos fazer um espectro da superfície do planeta (seja ele gasoso ou não). Pela composição química obtida pelo espectro pode especular sobre a aparência do planeta. Às vezes não temos nem este dado. Neste caso as representações artísticas se baseiam em estimativas ainda mais indiretas: distância e tipo da estrela principal. Assim, todas as “imagens” divulgadas até o momento não reais no sentido estrito são especulações em cima de dados indiretos. As fotos detalhadas dos planetas que temos até o momento são só do nosso Sistema Solar e tiradas pro sondas espaciais que foram lá perto para vislumbrar detalhes de sua atmosfera e superfície.

Resumindo: Ainda não sabemos, com certeza, como se parecem os milhares de exoplanetas descobertos quase diariamente. Entretanto as representações artísticas destes astros povoam a mídia.


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Futuramente vamos conversar sobre como a Astronomia usa imagens, gráficos e mapas. Como as fotos são processadas? O que são cores falsas etc… Aguarde!