Além do nosso sistema solar existem inúmeras estrelas com seus próprios mundos. Os exoplanetas são um enigma fascinante para os pesquisadores espaciais. Por um lado, são uma possibilidade de encontrar vida extraterrestre. Por outro lado, poderiam ser planetas potencialmente habitáveis para os humanos. A seguir contamos o que são exoplanetas, como foram descobertos e quantos existem.
O que são exoplanetas?
Todos os planetas do nosso sistema solar orbitam o Sol. Os planetas que orbitam uma estrela diferente do Sol e, portanto, não pertencem ao nosso sistema solar, são chamados de exoplanetas.
Em 2006, a União Astronômica Internacional (IAU) distinguiu os termos “planeta” e “planeta anão”. A consequência foi que Plutão deixou de ser oficialmente considerado um planeta. Esses dois conceitos referem-se a corpos celestes, com gravidade própria e formato esférico, que orbitam ao redor do Sol.
No entanto, não há consenso sobre a definição de exoplaneta. De acordo com a IAU, existem três características que os exoplanetas devem atender : ser um objeto com massa real abaixo da massa limite para a fusão termonuclear do deutério, girar em torno de uma estrela ou remanescente estelar e ter massa e/ou tamanho maior que que é usado como limite para um planeta no sistema solar.
O primeiro exoplaneta foi descoberto em 1995, por equipes científicas dos dois lados do Atlântico. O exoplaneta girava em torno de uma estrela semelhante ao Sol, pertencente à sequência principal -diagrama HR-. A descoberta foi uma revolução no mundo científico porque demonstrou, pela primeira vez, que existiam planetas fora das fronteiras do sistema solar.
Como os exoplanetas são detectados?
Os exoplanetas são muito difíceis de ver diretamente com telescópios, uma vez que estão escondidos pelo brilho das estrelas que orbitam. Portanto, os astrônomos usam diferentes maneiras de detectar e estudar esses planetas distantes.
A técnica mais importante para procurar exoplanetas é chamada de método de trânsito. Seu objetivo é medir o brilho proveniente de uma estrela: a passagem de um exoplaneta fará com que a luminosidade que chega à Terra diminua periodicamente. Isto nos permitirá inferir que existe um planeta extrassolar naquela região . Graças a esta abordagem, o telescópio Kepler e o Kepler tiveram muito sucesso. Este método não só nos permite descobrir planetas, mas também medir o seu tamanho e estimar a sua massa e densidade. Com isso, as propriedades físicas do planeta podem ser caracterizadas e estimada sua composição.
Outra técnica utilizada é a velocidade radial. À medida que uma estrela se move na órbita gerada pela atração do exoplaneta, ela se aproxima e se afasta da Terra. A velocidade desta estrela ao longo da linha de visão que temos é a velocidade radial. Se a velocidade radial for detectada e rastreada, novos exoplanetas poderão ser detectados e sua massa estimada.
Outro método é a astrometria, que consiste em analisar a posição e o movimento das estrelas e tentar medir a pequena perturbação que elas exercem nas estrelas que orbitam.
Assim que os cientistas detectam um exoplaneta, os cientistas detalham se eles são gêmeos da Terra, ou seja, se podem abrigar água em estado líquido . A maioria dos exoplanetas conhecidos são gigantes gasosos, iguais ou mais massivos que Júpiter. Geralmente têm órbitas muito próximas de sua estrela e períodos orbitais curtos.
Os cientistas acreditam que esta tendência de planetas supermassivos é resultado do método de detecção atual. Porém, exoplanetas semelhantes ao nosso começam a ser detectados graças às novas tecnologias aplicadas, aos instrumentos em órbita e ao tempo de estudo.
Quantos planetas extrasolares foram descobertos?
Com base em estudos e descobertas, sabe-se que a existência de exoplanetas é muito comum. Todas as estrelas têm pelo menos um mundo orbitando-as . Uma estrela pode ter mais de um planeta (o nosso Sol tem oito) e, embora existam estrelas que não os têm, os cientistas garantem que eventualmente um planeta se formará em torno delas.
Até à data, foram descobertos mais de 4.000 exoplanetas confirmados e há centenas de outros que são candidatos, mas que requerem observação adicional. Até 28 de julho de 2020, foram confirmados 4.197 planetas extrasolares , há 5.405 candidatos e 3.109 sistemas planetários.
Destes, 1.403 são semelhantes a Netuno , cuja atmosfera é composta por hidrogênio, hélio e metano. Cerca de 1.332 são gigantes gasosos semelhantes a Saturno, cuja atmosfera é composta de hidrogênio e hélio. Outras 1.296 são consideradas “super-Terras ”, o que significa que são maiores que a Terra, mas mais leves que um gigante gasoso. Finalmente, 160 são classificados como “terrestres ”, o que significa que são compostos principalmente de silicatos e superfícies planetárias sólidas.
75,9% desses planetas foram detectados com o método de trânsito. 19,3% foram descobertos com o método da velocidade radial.
Exoplanetas habitáveis
Segundo os cientistas, para um planeta ser habitável ele deve atender a diversos requisitos. Para começar, você deve ter uma fonte de energia (de uma estrela ou de seu próprio calor interno), alguma abundância de átomos essenciais (carbono, nitrogênio, oxigênio e fósforo) e água na forma líquida. Isto implica que o planeta deve estar dentro de uma faixa específica de distância orbital de sua estrela. Somente nessa faixa uma temperatura entre 0°C e 100°C conseguirá manter um clima estável, essencial para ter água na forma líquida.
Portanto, os cientistas determinaram uma zona habitável. Nele, o exoplaneta não está tão próximo do Sol para que a água evapore nem tão longe para congelar. Da mesma forma, o planeta não pode ser muito leve porque sua gravidade não seria capaz de reter os elementos voláteis de sua atmosfera. Também não pode ter muita massa, porque então conteria hidrogénio e seria um gigante gasoso.
Desta forma, o limite inferior de massa está próximo da massa média da Terra; mas não pode ser maior que dez vezes a massa da Terra, pois então não teria superfície e atmosfera diferenciadas. Da mesma forma, alguns estudos afirmam que devem ser levados em consideração os níveis de determinados gases tóxicos, o que reduziria a área habitável pela metade.
Os cientistas estimam que estrelas de baixa massa, que representam 70% do total da galáxia, tenham um ou mais planetas em órbita. Da mesma forma, graças às estimativas do Kepler, aproximadamente uma em cada quatro estrelas de baixa massa tem um exoplaneta do tipo terrestre na sua zona habitável.
Últimas notícias sobre exoplanetas
Novos observadores espaciais
A NASA e a ESA já têm a missão sucessora do telescópio espacial Hubble pronta. Esta é a missão do Telescópio Espacial James Webb (JWST). Será lançado em 2021. Este telescópio tem capacidade de observar planetas do tipo super-Terra, com temperaturas temperadas.
Da mesma forma, a ESA está a desenvolver a missão ARIEL. O lançamento está previsto para 2028 e visa expandir o método de trânsito para aplicá-lo a centenas de exoplanetas do tipo Júpiter e Netuno. O objetivo é saber do que são feitos e quais processos os levaram a ser como são.
Nenhuma das duas missões mencionadas será capaz de estudar um grande número de exoplanetas habitáveis, dadas as limitações dos trânsitos planetários. Segundo estudos, apenas um em cada 200 planetas tem a inclinação orbital que permite ser visto da Terra ao cruzar o disco de sua estrela.
Um exoplaneta semelhante à Terra
A uma distância de mais de 3.000 anos-luz do sistema solar está a estrela Kepler-160. Esta estrela foi observada pelo telescópio Kepler de 2009 a 2013. Esta estrela tem um raio de 1,1 raio solar e sua temperatura de superfície é de 5.200 °C , o que significa que é apenas 300 °C mais fria que o Sol. muito semelhante à nossa estrela, o que a torna uma gêmea solar.
Esta estrela atraiu a atenção, já que a maioria dos planetas semelhantes à Terra encontraram órbita de anãs vermelhas . São estrelas muito pequenas, com longa vida útil e que emitem na faixa do infravermelho. As anãs vermelhas significam que os planetas devem aproximar-se para estarem na zona habitável, e as suas poderosas explosões podem esterilizar planetas. Portanto, quando um exoplaneta orbita um gêmeo solar, torna-se muito interessante.
Koi 456.04, o expoplaneta “espelho” da Terra
Conforme relatado em Astronomy & Astrophysics , cientistas do Instituto da Sociedade Max Planck para o Estudo do Sistema Solar trabalharam com os dados coletados pelo Kepler. Já se sabia que existiam dois exoplanetas orbitando esta estrela, Kepler-160b e Kepler-160c. Ambos são muito maiores que a Terra e têm órbitas mais estreitas. No entanto, pequenas variações no período orbital do Kepler-160c deram aos cientistas a ideia de que poderiam existir outros corpos celestes.
Para testar isto, os investigadores desenvolveram um algoritmo para registar pequenas mudanças na curva de luz da estrela. Os dados mostraram que mais de dois planetas estariam orbitando a estrela. Um desses novos exoplanetas, KOI-456.04, teria 1,9 vezes a massa da Terra.
O período orbital do KOI-456.04 seria de 378 dias e a radiação em sua superfície seria a mesma que na Terra. Da mesma forma, parece estar a uma distância adequada para permanecer numa zona habitável . Segundo os cientistas, as condições na superfície do KOI-456.04 poderiam assemelhar-se às da Terra, apenas se a camada de gás deste corpo não fosse muito massiva.
Um efeito estufa moderado é observado no exoplaneta. E, além disso, está repleto de gases terrestres. A temperatura média da superfície é estimada em 5°C, então o planeta poderia hospedar água líquida.
Três novos exoplanetas
A caçadora de planetas da NASA, Tess, tem a missão de analisar cerca de 20 mil exoplanetas. Além de coletar informações para saber se algum poderia abrigar vida. Seus dados foram analisados por instituições científicas de diversos países.
Na análise destes dados, foram descobertos três novos exoplanetas numa estrela vizinha, a 73 anos-luz de distância. Eles foram batizados de TOI-270 (Tess Object of Interest). Destes três, um é rochoso e ligeiramente maior que a Terra. Por outro lado, os outros dois são gasosos e têm o dobro do tamanho. O menor dos planetas estaria em uma zona habitável.
No nosso sistema solar existem planetas pequenos e rochosos, como a Terra, Mercúrio, Vênus ou Marte e outros muito maiores, como Saturno, Júpiter, Urano ou Netuno. No entanto, não são conhecidos “intermediários” como os encontrados . Os investigadores acreditam que a nova descoberta poderá permitir-nos estudar o “elo perdido” entre os dois tipos de planetas. Além disso, você também poderá determinar se um deles já teve um oceano de água líquida ou se tem as condições adequadas para a vida.
Inteligência artificial descobre 50 novos exoplanetas
Cientistas da Universidade de Warwick, em colaboração com o Alan Turning Institute, conseguiram identificar exoplanetas pela primeira vez com a ajuda da inteligência artificial. No total, foram identificados 50 exoplanetas , com probabilidade de falso positivo inferior a 1%.
Eles treinaram uma inteligência artificial para aprender a procurar e identificar exoplanetas usando amostras de dados de telescópios. Da mesma forma, eles desenvolveram um algoritmo baseado em aprendizado de máquina com o qual analisaram dados da NASA com milhares de potenciais candidatos a exoplanetas.
A equipe de pesquisa treinou o algoritmo com dados coletados pelo telescópio espacial Kepler da NASA . E quando o algoritmo aprendeu a separar exoplanetas reais de falsos positivos, ele foi aplicado a conjuntos de dados antigos que não haviam sido confirmados. Foi assim que ele identificou os 50 novos exoplanetas.
A quantidade de exoplanetas descobertos representa um salto importante na exploração destes corpos devido às dificuldades que os sistemas atuais apresentam. Além disso, proporciona um avanço na velocidade e na capacidade de automatizar o processo. Segundo o estudo, o algoritmo poderia validar milhares de candidatos invisíveis em questão de segundos.
Os criadores do algoritmo esperam que ele ajude a analisar, confirmar ou descartar os milhares de exoplanetas potenciais observados pelo Kepler. Além disso, busca aplicá-lo aos dados do Transiting Exoplanet Study Satellite (TESS).
Palavras finais
As descobertas espaciais não param de crescer. Em toda esta área, os exoplanetas são um dos grandes interesses dos cientistas. Seu estudo nos permite ampliar nosso conhecimento sobre a formação, composição e limites do universo. Além disso, poderiam nos ajudar a entender a formação da vida ou, por outro lado, realizar um dos grandes sonhos de alguns cientistas: encontrar outro planeta que possamos colonizar .
