Crédito de imagem: ESO
Uma equipe européia de astrônomos [1] está anunciando a descoberta e o estudo de dois novos planetas extra-solares (exoplanetas). Eles pertencem aos objetos candidatos ao trânsito OGLE e podem ser caracterizados em detalhes. Isso triplica o número de exoplanetas descobertos pelo método de trânsito; três desses objetos agora são conhecidos.
As observações foram realizadas em março de 2004 com o espectrógrafo de fibras múltiplas FLAMES no telescópio VLT Kueyen de 8,2 m no Observatório ESO Paranal (Chile). Eles permitiram que os astrônomos medissem velocidades radiais precisas para quarenta e uma estrelas para as quais um brilho temporário foi detectado pela pesquisa OGLE. Esse efeito pode ser a assinatura do trânsito na frente da estrela de um planeta em órbita, mas também pode ser causado por um pequeno companheiro estelar.
Para duas das estrelas (OGLE-TR-113 e OGLE-TR-132), as mudanças de velocidade medidas revelaram a presença de companheiros de massa planetária em órbitas de período extremamente curto.
Este resultado confirma a existência de uma nova classe de planetas gigantes, denominados "Júpiteres muito quentes", devido ao seu tamanho e temperatura da superfície muito alta. Eles estão extremamente próximos de suas estrelas hospedeiras, orbitando-os em menos de 2 dias (da Terra).
O método de trânsito para detectar exoplanetas será "demonstrado" para um grande público em 8 de junho de 2004, quando o planeta Vênus passar na frente do disco solar, cf. o programa VT-2004.
Descobrindo outros mundos
Durante a década passada, os astrônomos descobriram que nosso Sistema Solar não é único, pois mais de 120 planetas gigantes que orbitam outras estrelas foram descobertos por pesquisas de velocidade radial (cf. ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 e ESO PR 03/03).
No entanto, a técnica de velocidade radial não é a única ferramenta para a detecção de exoplanetas. Quando um planeta passa na frente de sua estrela-mãe (como visto da Terra), ele bloqueia uma pequena fração da luz da estrela da nossa vista. Quanto maior o planeta, em relação à estrela, maior é a fração da luz que está bloqueada.
É exatamente o mesmo efeito quando Vênus transita o disco Solar em 8 de junho de 2004, cf. ESO PR 03/04 e o site do programa VT-2004. Nos séculos passados, esses eventos foram usados para estimar a distância Sol-Terra, com implicações extremamente úteis para a astrofísica e a mecânica celeste.
Atualmente, os trânsitos planetários estão ganhando importância renovada. Várias pesquisas estão tentando encontrar as assinaturas fracas de outros mundos, por meio de medições fotométricas estelares, buscando o escurecimento periódico de uma estrela quando um planeta passa na frente de seu disco.
Uma delas, a pesquisa OGLE, foi originalmente criada para detectar eventos de microlentes, monitorando o brilho de um número muito grande de estrelas em intervalos regulares. Nos últimos quatro anos, também incluiu uma pesquisa periódica de "mergulhos" rasos do brilho das estrelas, causados pelo trânsito regular de pequenos objetos em órbita (estrelas pequenas, anãs marrons ou planetas do tamanho de Júpiter). Desde então, a equipe da OGLE anunciou 137 "candidatos a trânsito planetário" em sua pesquisa com cerca de 155.000 estrelas em dois campos do céu ao sul, um na direção do Centro Galáctico e outro na constelação de Carina.
Resolvendo a natureza dos trânsitos OGLE
Os candidatos ao trânsito OGLE foram detectados pela presença de uma diminuição periódica de alguns por cento no brilho das estrelas observadas. O raio de um planeta do tamanho de Júpiter é cerca de 10 vezes menor que o de uma estrela do tipo solar [2], ou seja, cobre cerca de 1/100 da superfície dessa estrela e, portanto, bloqueia cerca de 1% da luz estelar durante o trânsito.
A presença de um evento de trânsito por si só, no entanto, não revela a natureza do corpo em trânsito. Isso ocorre porque uma estrela de baixa massa ou uma anã marrom, bem como o brilho variável de um sistema binário que eclipsa o fundo visto na mesma direção, pode resultar em variações de brilho que simulam as produzidas por um planeta gigante em órbita.
No entanto, a natureza do objeto em trânsito pode ser estabelecida por observações de velocidade radial da estrela-mãe. O tamanho das variações de velocidade (a amplitude) está diretamente relacionado à massa do objeto companheiro e, portanto, permite discriminar entre estrelas e planetas como causa do "mergulho" de brilho observado.
Dessa maneira, buscas fotométricas de trânsito e medições de velocidade radial se combinam para se tornar uma técnica muito poderosa para detectar novos exoplanetas. Além disso, é particularmente útil para elucidar suas características. Enquanto a detecção de um planeta pelo método da velocidade radial produz apenas uma estimativa mais baixa de sua massa, a medição do trânsito permite determinar a massa exata, o raio e a densidade do planeta.
As observações de velocidade radial de acompanhamento dos 137 candidatos ao trânsito OGLE não são uma tarefa fácil, pois as estrelas são comparativamente fracas (magnitudes visuais em torno de 16). Isso só pode ser feito usando um telescópio na classe de 8 a 10 m com um espectrógrafo de alta resolução.
A natureza dos dois novos exoplanetas
Uma equipe de astrônomos europeus [1], portanto, fez uso do telescópio VLT Kueyen de 8,2 m. Em março de 2004, eles acompanharam 41 “estrelas candidatas ao trânsito” da OGLE durante 8 meias-noites. Eles lucraram com a capacidade multiplexada do recurso de link de fibra FLAMES / UVES, que permite obter espectros de alta resolução de 8 objetos simultaneamente e mede velocidades estelares com uma precisão de cerca de 50 m / s.
Enquanto a grande maioria dos candidatos ao trânsito OGLE acabou por ser estrelas binárias (principalmente pequenas estrelas frias que transitam em frente a estrelas do tipo solar), dois dos objetos, conhecidos como OGLE-TR-113 e OGLE-TR-132, foram encontrados exibindo pequenas variações de velocidade. Quando todas as observações disponíveis - variações de luz, espectro estelar e mudanças na velocidade radial - foram combinadas, os astrônomos conseguiram determinar que, para essas duas estrelas, os objetos em trânsito têm massas compatíveis com as de um planeta gigante como Júpiter.
Curiosamente, os dois novos planetas foram detectados em torno de estrelas bastante remotas na Via Láctea, na direção da constelação do sul Carina. Para o OGLE-TR-113, a estrela-mãe é do tipo F (um pouco mais quente e mais massiva que o Sol) e está localizada a uma distância de cerca de 6000 anos-luz. O planeta em órbita é cerca de 35% mais pesado e seu diâmetro é 10% maior que o de Júpiter, o maior planeta do sistema solar. Ele orbita a estrela uma vez a cada 1,43 dias, a uma distância de apenas 3,4 milhões de km (0,0228 UA). No sistema solar, Mercúrio está 17 vezes mais distante do Sol. A temperatura da superfície desse planeta, que como Júpiter é um gigante gasoso, é correspondentemente mais alta, provavelmente acima de 1800 ° C.
A distância para o sistema OGLE-TR-132 é de aproximadamente 1200 anos-luz. Este planeta é tão pesado quanto Júpiter e cerca de 15% maior (seu tamanho ainda é um tanto incerto). Ele orbita uma estrela anã K (mais fria e menos massiva que o Sol) uma vez a cada 1,69 dias, a uma distância de 4,6 milhões de km (0,0306 AU). Também este planeta deve estar muito quente.
Uma nova classe de exoplanetas
Com o objeto de trânsito planetário encontrado anteriormente OGLE-TR-56 [3], os dois novos objetos OGLE definem uma nova classe de exoplanetas, ainda não detectados pelas pesquisas atuais de velocidade radial: planetas com períodos extremamente curtos e órbitas correspondentemente pequenas. A distribuição dos períodos orbitais para "Júpiteres quentes" detectados em pesquisas de velocidade radial parece cair abaixo de 3 dias, e nenhum planeta havia sido encontrado anteriormente com um período orbital menor que cerca de 2,5 dias.
A existência dos três planetas OGLE agora mostra que "Júpiteres muito quentes" existem, mesmo que sejam bastante raros; provavelmente cerca de um desses objetos para cada 2500 a 7000 estrelas. Os astrônomos estão realmente intrigados com a maneira como os objetos planetários conseguem terminar em órbitas tão pequenas, tão perto de suas estrelas centrais.
Ao contrário do método de velocidade radial, responsável pela grande maioria das detecções de planetas em torno de estrelas normais, a combinação de observações de trânsito e velocidade radial torna possível determinar a verdadeira massa, raio e, portanto, a densidade média desses planetas.
Grandes Expectativas
Os dois novos objetos dobram o número de exoplanetas com massa e raio conhecidos (os três objetos OGLE mais o HD209458b, que foi detectado pelas pesquisas de velocidade radial, mas para as quais um trânsito fotométrico foi observado posteriormente). As novas informações sobre as massas e raios exatos são essenciais para a compreensão da física interna desses planetas.
A complementaridade das técnicas de trânsito e velocidade radial agora abre as portas para um estudo detalhado das verdadeiras características dos exoplanetas. Pesquisas espaciais de trânsitos planetários - como as missões COROT e KEPLER - juntamente com observações de acompanhamento da velocidade radial no solo levarão, no futuro, à caracterização de outros mundos tão pequenos quanto a nossa Terra.
Fonte original: Comunicado de imprensa do ESO
