Determinar o tamanho de um exoplaneta do tamanho da Terra, pela quantidade de luz estelar que ele bloqueia a centenas de anos-luz de distância já foi algo que fazia parte de filmes de ficção científica.
© SETI Institute/Danielle Futselaar (ilustração do sistema planetário Kepler-138)
Medindo a massa de planetas pequenos com base na sua gravidade era outro nível de desafio, mas os astrônomos acabaram de fazer isso para um exoplaneta com 50% do tamanho da Terra.
Os pesquisadores usando dados da missão Kepler da NASA mediram a massa de um exoplaneta do tamanho de Marte que tem cerca de um décimo da massa da Terra. Chamado de Kepler-138b, ele é o primeiro exoplaneta menor que a Terra a ter tanto sua massa como seu tamanho medidos. Isso estende significantemente a quantidade de planetas com densidades medidas.
Para determinar a massa do planeta, os astrônomos normalmente medem o minúsculo movimento da estrela causado pela atração gravitacional do planeta em sua órbita. Para planetas com a massa da Terra, detectar essa minúscula força é algo muito desafiador de se fazer com a atual tecnologia disponível. Felizmente, quando uma estrela possui múltiplos planetas com órbitas próximas, os cientistas desenvolveram uma outra maneira de obter a massa dos planetas.
Daniel Jontof-Hutter, um pesquisador associado no Center for Exoplanets and Habitable Worlds da Universidade Estadual da Pennsylvania, liderou uma equipe de astrônomos num estudo para medir a massa de todos os três planetas, observando precisamente o tempo que cada planeta passava em frente da estrela Kepler-138.
“Cada planeta periodicamente andava mais devagar e acelerava bem pouco devido à gravidade de seus vizinhos. A pequena mudança em tempos entre trânsitos permitiu aos astrônomos a chance de medir a massa dos planetas”, disse Jontof-Hutter.
Cada vez que um planeta transitava uma estrela ele bloqueava uma pequena fração da sua luz, permitindo aos astrônomos medirem o tamanho do planeta. Isso é como a sonda Kepler, detectou milhares de planetas ao redor de outras estrelas.
Medindo tanto a massa como o tamanho de um exoplaneta, os cientistas podem calcular a densidade e inferir a composição para determinar se um planeta é formado predominantemente de rocha, água ou gás. A pequena densidade do Kepler-138b é consistente com uma composição rochosa parecida com a Terra ou Marte, mas observações futuras são necessárias antes dos astrônomos definitivamente concluírem que esse é sim um mundo rochoso.
O Kepler-138b é o mais interno dos três planetas que orbitam a estrela Kepler-138, uma estrela que tem menos da metade do tamanho do Sol e é aproximadamente 30% mais fria. O sistema Kepler-138 está localizado a cerca de 200 anos-luz de distância da Terra na direção da constelação de Lyra.
Os outros dois planetas mais externos, o Kepler-138c, e o Kepler-138d, têm aproximadamente o tamanho da Terra. O Kepler-138c é muito provavelmente rochoso, enquanto que o Kepler-138d é menos denso e não pode ser feito da mesma mistura de material da Terra. Todos os três planetas possuem uma órbita próxima da estrela para que a água possa existir em seu estado líquido e, portanto, suportar a vida, como nós a conhecemos.
“A diferença substancial entre as densidades dos dois planetas maiores nos diz que nem todos os planetas são parecidos com a Terra em tamanho são rochosos”, disse Jack Lissauer, um co-autor e cientista planetário no Ames Research Center da NASA. “Estudos posteriores de pequenos planetas ajudarão a fornecer um melhor entendimento sobre a diversidade que existe na natureza, e nos ajudará a determinar se planetas rochosos como a Terra são comuns ou raros”.
Algo muito parecido do estudo que os astrônomos do século passado obtendo uma grande variedade de estrelas para caracterizar e classificar os diferentes tipos, os astrônomos do século 21 estão fazendo para entender a diversidade e a demografia das populações de planetas na nossa galáxia, a Via Láctea.
Os cientistas estão trabalhando para usar essas novas medidas de pequenos planetas do Kepler e de missões seguintes da NASA como a Transiting Exoplanet Survey Satellite para identificar padrões nas relações entre a massa e o tamanho. Essas ideias fornecerão o contexto para se entender a história da Terra e de outros planetas no nosso próprio Sistema Solar, e informar à próxima geração de caçadores de planetas onde eles podem tentar procurar vida além do nosso Sistema Solar.
Um estudo prévio mediu a massa dos dois planetas externos. Esse novo estudo realizou uma análise mais detalhada do sistema Kepler-138 usando para isso dados adicionais do Kepler. Isso permitiu a medida da massa do planeta interno do tamanho de Marte e melhorar a precisão das medidas de massa e tamanho para os planetas mais externos. Os resultados dessa pesquisa foram publicados na revista Nature.
Fonte: Ames Research Center
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