Em 13 de agosto, tornou-se um pouco mais claro como será a próxima década para os cientistas de exoplanetas graças à publicação de um relatório desenvolvido para guiar os campos da astronomia e da astrofísica durante a década a partir de 2010. A chamada “pesquisa da década”, produzida a cada 10 anos por um comitê de especialistas reunido pelo Conselho Nacional de Pesquisa, elege as prioridades orçamentárias que a Nasa, a Fundação Nacional de Ciência e o Departamento de Energia devem seguir. 

O relatório “Novos Mundos: Novos Horizontes em Astronomia e Astrofísica” sinalizou a descoberta de exoplanetas próximos e potencialmente habitáveis como um dos três objetivos primários da ciência para a próxima década. Porém, em vez de dar apoio a uma missão imediatamente seguinte à Kepler, que agora parece estar no caminho certo para descobrir centenas de novos exoplanetas nos próximos anos, o comitê recomendou substituir a campanha exoplanetária nos próximos anos por uma missão destinada a estudar a energia escura.

Além disso, recomendou postergar uma busca dedicada a exoplanetas até a próxima “pesquisa da década”. Esse atraso significa que um dos principais objetivos da ciência dos exoplanetas – encontrar um mundo potencialmente habitável e procurar nele sinais de vida – parece continuar além do horizonte. 

Outro golpe específico desferido contra os caçadores de exoplanetas pela nova pesquisa foi uma recomendação contra a Missão de Interferometria Espacial (SIM, na sigla em inglês), um observatório espacial que poderia ter sido lançado antes do fim da última década. A tarefa do SIM era fazer medições precisas de posições estelares, tarefa conhecida como astrometria, e usar os movimentos dessas estrelas sob a influência gravitacional dos planetas para procurar Terras próximas. A missão, então conhecida como Missão de Interferometria Astrométrica, foi recomendada como “pesquisa da década” de 1990 e reforçada em 2000, mas o novo relatório a considerou muito custosa e unidimensional para ser competitiva.

“Pessoalmente, falando como astrometrista, acho que o veredicto [sobre o SIM] foi previsível e irritante”, observa Fritz Benedict, astrônomo da University of Texas, em Austin. “Por que previsível? A astrometria é difícil de vender. Não tiramos fotos bonitinhas. Por que irritante? Provavelmente teríamos encontrado planetas com a massa da Terra, em órbitas como a da Terra, ao redor de estrelas próximas, parecidas com o Sol”. 

O Kepler deve ser sensível o suficiente para detectar mundos parecidos com a Terra, mas o dispositivo está mais interessado em observar um grande número de estrelas distantes do que um pequeno número de estrelas locais, cuja proximidade permitiria um estudo mais detalhado de quaisquer companheiros planetários. 

Uma vez que esses mundos parecidos com a Terra sejam encontrados, uma missão proposta, como o Localizador de Planetas Terrestres (TPF, na sigla em inglês) poderia escanear esses planetas procurando assinaturas químicas, como as de oxigênio e metano, que podem indicar a presença de vida. Essa foi a sequência recomendada por uma força-tarefa de exoplanetas do Comitê de Aconselhamento para Astronomia e Astrofísica, que assessora a Nasa e outras agências governamentais.

O relatório de 2008 da força-tarefa recomendou uma missão de astrometria espacial como sendo o primeiro passo mais viável para detectar possíveis planetas com vida. Porém, a nova pesquisa da década concluiu que os planetas alvo para uma missão do tipo TPF poderiam ser identificados a partir de observatórios terrestres, eliminando a necessidade pelo SIM, mesmo que a sensibilidade desses telescópios atualmente esteja longe de ser suficiente para levar a cabo uma pesquisa assim.

A TPF mal é mencionada por seu nome no novo relatório, mas seus objetivos aparecem em grande escala nas recomendações do comitê. “A prioridade máxima de uma missão classe-média é o desenvolvimento tecnológico para uma missão de imageamento exoplanetário, que é a TPF”, afirma James Kasting da Pennsylvania State University, que trabalhou em um dos projetos propostos para a TPF. “A missão pode não ser mencionada explicitamente, mas seu conceito é.”

O comitê decidiu que a TPF, da maneira que foi proposta, foi prematura e demasiado ambiciosa, descreve o astrofísico Roger Blandford da Stanford University, que presidiu o grupo da pesquisa da década. Mas ele adiciona que “a idéia principal da TPF – encontrar planetas habitáveis, parecidos com a Terra – é um dos principais objetivos do nosso relatório”. Com mais estudos, uma missão consolidada do tipo TPF poderia ser delineada por volta de 2015. “A expectativa é que uma missão pioneira seja proposta como próxima pesquisa da década”, afirma Blandford.

Porém, o relatório recomenda que a Nasa gaste apenas US$ 4 milhões por ano no início para definir os requisitos da missão e limites tecnológicos, com talvez mais US$ 100 milhões para serem gastos mais tarde durante a década após escolher uma tecnologia viável para a tarefa. “Seria ótimo se em 2020 o Localizador de Planetas Terrestres fosse a recomendação número 1, mas eles não investiram dinheiro suficiente para realmente desenvolvê-lo antes da próxima pesquisa”, calcula Sara Seager, astrofísica do Massachussetts Institute of Technology. “Sem os grandes projetos, como o SIM ou o Localizador de Planetas Terrestres, não se pode encontrar planetas como a Terra ao redor de estrelas próximas.”


Apesar do fato de a pesquisa da década ter descartado o SIM e essencialmente mandado o TPF de volta para a prancheta, a ciência dos exoplanetas marcou um ponto surpreendente com o comitê, que apoiou fortemente um observatório chamado de Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST, em inglês, ou Telescópio Infravermelho de Pesquisa em Campo Vasto). Esse observatório usaria a Joint Dark Energy Mission (Missão Conjunta de Energia Escura) proposta pela Nasa e pelo Departamento de Energia e criaria um censo de exoplanetas no aglomerado central da Via Láctea. O WFIRST detectaria os planetas usando microlentes, fenômeno no qual os campos gravitacionais de mundos distantes curvam a luz das estrelas do fundo.

Assim como o Kepler, o WFIRST teria um grande alcance, mais determinando informações demográficas de sistemas planetários distantes do que detalhes precisos de planetas próximos. Mas a inclusão de uma missão de microlente em uma missão principal significa boas notícias para os propositores da técnica. Scott Gaudi da Ohio State University, que trabalha na Microlensing Follow-up Network (MicroFUN), afirma que o WFIRST, combinado com o Kepler e outras pesquisas, ajudará a criar um censo de planetas de todos os tipos espalhados pela galáxia.

“Que isso pode ser feito com essencialmente os mesmos instrumentos necessários para explorar a energia escura é uma coincidência fantástica e uma oportunidade única. É ótimo que o conselho tenha reconhecido isso”, comemora Gaudi.

Como o relatório vai moldar a década ainda é algo a se descobrir. Segundo Seager, há muito para manter os pesquisadores de exoplanetas ocupados, mesmo na ausência de uma missão pioneira principal. E uma descoberta mais importante nos próximos anos poderia afetar drasticamente o campo e superar as recomendações para a pesquisa da década.

Uma coisa que não é provável que mude drasticamente na próxima década é o financiamento. A Nasa e suas agências associadas em astronomia e astrofísica têm orçamentos limitados para trabalhar e alguns projetos defendidos na nova pesquisa têm tendência a serem deixados de lado, assim como recomendações passadas – como é o caso do SIM – agora também têm. Apesar da dispensa do SIM, Benedict observa que ele apóia completamente o processo de revisão da década. “É uma resposta verdadeiramente racional para uma realidade difícil”, afirma ele. “Não temos capital infinito para podermos pôr em prática os excitantes e úteis projetos futuros que eu e meus colegas imaginamos”.

Impressão artística do novo sistema exoplanetário HD 10180, com sete planetas, incluindo um "planeta de lava", com o tamanho mais próximo ao da Terra já encontrado até hoje. [Imagem: ESO/L. Calçada]

Sistema exoplanetário

Astrônomos do ESO (Observatório Europeu do Sul) descobriram um sistema planetário com, pelo menos, cinco planetas em órbita de uma estrela do tipo solar, HD 10180.

Os pesquisadores têm também fortes indícios da existência de mais dois planetas, sendo que um deles deverá ser o exoplaneta de menor massa encontrado até agora.

Isto torna este sistema planetário muito semelhante ao nosso próprio Sistema Solar em termos do número de planetas (sete planetas contra os nossos oito). Além disso, a equipe encontrou evidências de que as distâncias dos planetas até sua estrela seguem um padrão regular, como acontece no Sistema Solar.

"Esta descoberta extraordinária também enfatiza o fato de estarmos agora entrando em uma nova era da investigação de exoplanetas: o estudo de sistemas planetários complexos e não apenas de planetas individuais. Estudos dos movimentos planetários no novo sistema revelam interações gravitacionais complexas entre os planetas e nos dão informações sobre a evolução do sistema a longo prazo," diz Christophe Lovis, principal autor do artigo científico que apresenta os resultados.

Sistema planetário HD 10180

A equipe de astrônomos utilizou o espectrógrafo HARPS, montado no telescópio de 3,6 metros do ESO, em La Silla, no Chile, durante um período de seis anos, para estudar a estrela do tipo solar HD 10180.

A HD 10180 está situada a 127 anos-luz de distância da Terra, na constelação austral da Hidra. HARPS é um instrumento com grande precisão e de extrema estabilidade nas medições, sendo o descobridor de exoplanetas mais bem-sucedido do mundo, juntamente como satélite Corot.

Graças a 190 medições individuais obtidas pelo HARPS, os astrônomos detectaram os minúsculos movimentos da estrela, para a frente e para trás, causados pelas atrações gravitacionais complexas de cinco ou mais planetas.

Os cinco sinais mais fortes correspondem a planetas com massas do tipo de Netuno – entre 13 e 25 massas terrestres – que orbitam a estrela com períodos que vão dos 6 aos 600 dias. Estes planetas estão situados a uma distância da sua estrela central que corresponde a cerca de 0,06 a 1,4 vezes a distância Terra-Sol.

Menor exoplaneta rochoso

"Temos também boas razões para acreditar que mais dois planetas estejam presentes," diz Lovis. "Um será do tipo de Saturno (com uma massa mínima de 65 massas terrestres) com um período de 2.200 dias. O outro será o exoplaneta de menor massa descoberto até agora, com uma massa de cerca de 1,4 vezes a massa da Terra. Ele está muito próximo da estrela hospedeira, a apenas 2% da distância Terra-Sol. Um "ano" neste planeta durará somente 1,18 dias terrestres.

Utilizando o método das velocidades radiais, os astrônomos podem apenas estimar a massa mínima de um planeta, uma vez que esta massa depende igualmente da inclinação do plano orbital relativamente à linha de visão, que é desconhecida. De um ponto de vista estatístico, esta massa mínima é, no entanto, geralmente próxima da massa real do planeta.

"Este objeto gera uma oscilação na estrela de apenas 3 quilômetros por hora – mais lento do que uma pessoa andando a pé – e este movimento é bastante difícil de medir," diz o membro da equipe Damien Ségransan. Se confirmado, este objeto poderá ser outro exemplo de um planeta quente rochoso, semelhante a Corot-7b – veja Menor exoplaneta já descoberto é coberto por lava.

A estrela HD 10180 está situada a 127 anos-luz de distância da Terra, na constelação austral da Hidra. [Imagem: ESO]

Diferenças do Sistema Solar

O sistema de planetas recém-descoberto em torno da estrela HD 10180 é único em diversos aspectos.

Primeiro que, com pelo menos cinco planetas do tipo de Netuno localizados numa distância equivalente à órbita de Marte, este sistema é mais povoado na sua região interior do que o nosso Sistema Solar, com mais planetas de grande massa nessa região.

Além disso, o sistema provavelmente não possui gigantes gasosos do tipo de Júpiter. Em média, os planetas na região interior do sistema de HD 10180 têm vinte vezes a massa da Terra, enquanto os planetas interiores do nosso Sistema Solar (Mercúrio, Vênus, Terra e Marte) têm uma massa média de meia massa terrestre.

Finalmente, todos os planetas parecem ter órbitas praticamente circulares.

Até agora, os astrônomos conhecem quinze sistemas com pelo menos três planetas. O último detentor do recorde foi 55 Câncer, que contém cinco planetas, dois dos quais gigantes. "Sistemas com planetas de pequena massa como os que se encontram em torno de HD 10180, parecem ser muito comuns, mas a sua história de formação permanece um mistério," diz Lovis.

Lei das órbitas

Utilizando a nova descoberta, juntamente com dados de outros sistemas exoplanetários, os astrônomos encontraram um equivalente da lei de Titius-Bode existente no nosso Sistema Solar: as distâncias dos planetas às suas estrelas parecem seguir um padrão regular. "O que pode ser uma assinatura do processo de formação destes sistemas planetários," diz o membro da equipe Michel Mayor.

A lei de Titius-Bode estabelece que a distância dos planetas até o Sol segue uma fórmula simples. Com relação aos planetas exteriores, prevê-se que cada planeta esteja aproximadamente duas vezes mais afastado do Sol do que o planeta imediatamente anterior. Esta lei empírica previu corretamente as órbitas de Ceres e Urano, mas falhou na previsão da órbita de Netuno.

Composição química das estrelas

Outro resultado importante obtido é a descoberta da existência de uma relação entre a massa de um sistema planetário e a massa e a composição química da estrela hospedeira.

Todos os sistemas planetários de grande massa são encontrados em torno de estrelas de grande massa e ricas em metais, enquanto os quatro sistemas de menor massa conhecidos foram encontrados em torno de estrelas de baixa massa e pobres em metais. Essas propriedades confirmam os modelos teóricos atuais.

De acordo com a definição utilizada em astronomia, "metais" são todos os elementos exceto o hidrogênio e o hélio. Tais metais, com exceção de alguns poucos elementos químicos leves menores, são criados pelas várias gerações de estrelas. Os planetas rochosos também são compostos de "metais".

Fonte : Inovação Tecnológica – 24/08/2010