A missão Kepler e sua extensão, chamada K2, descobriram milhares de exoplanetas. Ele os detectou usando a técnica de trânsito, medindo a queda na intensidade da luz sempre que um planeta em órbita se movia através da face de sua estrela hospedeira como visto da Terra.
© NASA (ilustração do sistema estelar Kepler-9)
Os trânsitos podem não apenas medir o período orbital, eles frequentemente podem determinar o tamanho do exoplaneta a partir da profundidade e forma detalhadas de sua curva de trânsito e das propriedades da estrela hospedeira. O método de trânsito, no entanto, não mede a massa do planeta. O método da velocidade radial, em contraste, que mede a oscilação de uma estrela hospedeira sob a atração gravitacional de um exoplaneta orbital, permite a medição de sua massa. Conhecer o raio e a massa de um planeta permite a determinação de sua densidade média e, consequentemente, pistas para sua composição.
Cerca de quinze anos atrás, os astrônomos da Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) e outros perceberam que em sistemas planetários com múltiplos planetas, a atração gravitacional periódica de um planeta sobre outro alteraria seus parâmetros orbitais. Embora o método de trânsito não possa medir diretamente as massas de exoplanetas, ele pode detectar estas variações orbitais e estas podem ser modeladas para inferir massas. O Kepler identificou centenas de sistemas exoplanetários com variações de tempo de trânsito, e dúzias foram modeladas com sucesso.
Surpreendentemente, este procedimento pareceu encontrar uma prevalência de exoplanetas com densidades muito baixas. O sistema Kepler-9, por exemplo, parece ter dois planetas com densidades respectivamente de 0,42 e 0,31 grama por centímetro cúbico. Para comparação, a densidade média da Terra é de 5,51 gramas por centímetro cúbico, a água é, por definição, 1,0 gramas por centímetro cúbico, e o gigante gasoso Saturno é de 0,69 gramas por centímetro cúbico.
Os resultados surpreendentes propiciaram alguma dúvida sobre uma ou mais partes da metodologia de variação do tempo de trânsito e criaram uma preocupação de longa data.
Os astrônomos do CfA David Charbonneau, David Latham, Mercedes Lopez-Morales e David Phillips testaram a confiabilidade do método medindo as densidades dos planetas Kepler-9 usando o método de velocidade radial, estando seus dois planetas semelhantes a Saturno entre um pequeno grupo de exoplanetas cujas massas podem ser medidas com qualquer técnica. Eles usaram o espectrômetro HARPS-N no Telescopio Nazionale Galileo, em La Palma, durante dezesseis épocas de observação; o HARPS-N normalmente mede as variações de velocidade com um erro tão pequeno, com cerca de 32 km/h. Seus resultados confirmam as densidades muito baixas obtidas pelo método de tempo de trânsito e verificam a potência do método de variação de trânsito.
Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics
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