Mais de 75% dos candidatos a planeta descobertos pelo telescópio Kepler da NASA têm tamanhos que variam entre o da Terra e o de Netuno, que é quase quatro vezes maior que o nosso planeta.
© NASA/Ames (ilustração de um exoplaneta mini-Netuno)
Estes planetas dominam o censo galáctico mas não estão representados no nosso próprio Sistema Solar. Os astrônomos não sabem como se formam ou se são feitos de rocha, água ou gás.
A equipe do Kepler indagou sobre o assunto esta semana na reunião da Sociedade Astronômica Americana acerca de quatro anos de observações terrestres de acompanhamento visando sistemas exoplanetários do Kepler. Estas observações confirmam que as numerosas descobertas do Kepler são realmente planetas e produzem medições da massa destes mundos enigmáticos que variam entre o tamanho da Terra e de Netuno.
Incluídos nos resultados estão cinco novos planetas rochosos com tamanhos que variam entre 10% e 80% superiores à Terra. Dois dos novos mundos de rocha, Kepler-99b e Kepler-406b, são ambos 40% maiores que a Terra e têm uma densidade semelhante à do chumbo. Os planetas orbitam as suas estrelas hospedeiras em menos de cinco e três dias, respectivamente, o que torna estes mundos demasiado quentes para a vida como a conhecemos.
As medições Doppler das estrelas-mãe dos planetas foram um componente importante destas observações de acompanhamento. A equipe mediu a oscilação do reflexo da estrela, provocada pela força gravitacional que exerce sobre o planeta em órbita. Esta oscilação medida revela a massa do planeta: quanto maior a massa do planeta, maior a força gravitacional sobre a estrela e, portanto, maior é a oscilação.
"Esta avalanche maravilhosa de informação sobre os planetas mini-Netuno diz-nos mais sobre a sua estrutura que envolve o núcleo, não muito diferente de um pêssego com o seu caroço no centro," afirma Geoff Marcy, professor de astronomia da Universidade da Califórnia, em Berkeley, que liderou a análise Doppler de alta-precisão. "Enfrentamos agora perguntas assustadoras a respeito da formação destes planetas e o porquê do nosso Sistema Solar não ter dos moradores mais populosos da Galáxia."
© NASA/Ames (gráfico dos candidatos a planeta do Kepler)
Usando um dos maiores telescópios terrestres no Observatório W. M. Keck no Havaí, os cientistas confirmaram 41 dos exoplanetas descobertos pelo Kepler e determinaram as massas de 16. Com a massa e diâmetro, os cientistas podem imediatamente determinar a densidade dos planetas, caracterizando-os como rochosos, gasosos ou uma mistura dos dois.
Estas medições da densidade ditam a possível composição química destes planetas estranhos mas omnipresentes. As medições da densidade sugerem que os planetas mais pequenos que Netuno têm um núcleo rochoso mas as proporções de hidrogênio, hélio e moléculas ricas em hidrogênio no invólucro que rodeia o núcleo variam drasticamente, alguns até nem tendo nenhum.
A pesquisa de observação terrestre valida 38 novos planetas, seis dos quais são planetas que não transitam, vistos apenas nos dados de Doppler.
Uma técnica complementar usada para determinar a massa, e consequentemente a densidade de um planeta, tem o nome de Variações no Tempo de Trânsito (Transit Timing Variations - TTV). Tal como a força gravitacional que um planeta exerce sobre a sua estrela, os planetas vizinhos podem puxar-se uns aos outros, fazendo com que um planeta acelere e outro desacelere ao longo da sua órbita.
Ji-Wei Xie da Universidade de Toronto usou o método TTV para validar 15 pares de planetas Kepler que vão desde o tamanho da Terra a um pouco maior que Netuno. Ele mediu massas de 30 planetas, aumentando assim o compêndio de características planetárias para esta nova classe de planetas.
"O objetivo principal do Kepler é determinar a prevalência de planetas de diversos tamanhos e órbitas. A prevalência de planetas com o tamanho da Terra na zona habitável é de particular interesse para a busca de vida," realça Natalie Batalha, cientista da missão Kepler no Centro de Pesquisa Ames da NASA em Moffett Field, na Califórnia.
Será que todos os planetas do tamanho da Terra são rochosos? Será que alguns são versões reduzidas de Netunos gelados ou mundos de água fumegante? Que fração é reconhecível como parente do nosso mundo terrestre?
As medições de massa produzidas pelas análises Doppler e TTV vão ajudar a responder a estas perguntas. Os resultados sugerem que uma grande fração dos planetas com um raio inferior a 1,5 vezes o da Terra podem ser compostos por silicatos, ferro, níquel e magnésio, que são encontrados nos planetas terrestres do Sistema Solar.
Armados com este tipo de informação, os cientistas serão capazes de transformar a fração de estrelas que abrigam planetas com o tamanho da Terra na fração de estrelas que abrigam planetas realmente rochosos. E este é um passo em frente para encontrar um ambiente habitável para lá do Sistema Solar.
Os resultados foram publicados na The Astrophysical Journal.
Fonte: NASA
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