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VLT Captura Primeiro Espectro de um Exoplaneta de Forma Directa
"O espectro de um planeta é como uma impressão digital. Fornece-nos informação importante acerca dos elementos químicos que se encontram na sua atmosfera," diz Markus Janson, primeiro autor do artigo que relata a nova descoberta. "Com esta informação, podemos compreender melhor como é que o planeta se formou e, no futuro, poderemos inclusivamente descobrir possíveis marcas da presença de vida."
Os investigadores obtiveram o espectro de um exoplaneta gigante que orbita HR 8799, uma estrela muito jovem e brilhante. O sistema encontra-se a cerca de 130 anos-luz da Terra. A estrela tem 1,5 vezes a massa do Sol, e alberga um sistema planetário que se assemelha a um modelo em larga escala do nosso próprio Sistema Solar. Três planetas gigantes companheiros foram detectados em 2008 por outra equipa de investigadores, com massas compreendidas entre 7 e 10 vezes a massa de Júpiter. Estão entre 20 e 70 vezes mais afastados da sua estrela hospedeira do que a Terra está do Sol; o sistema possui também duas cinturas de objectos mais pequenos, semelhantes às cinturas de asteróides e de Kuiper do nosso Sistema Solar.
"O nosso alvo era o planeta no meio dos três, que tem aproximadamente 10 vezes a massa de Júpiter e apresenta uma temperatura de cerca de 800 graus Celsius," diz o membro da equipa Carolina Bergfors. "Após mais de cinco horas de tempo de exposição, conseguimos retirar o espectro do planeta da radiação da estrela, que é muitíssimo mais brilhante."
Esta é a primeira vez que o espectro de um exoplaneta orbitando uma estrela normal do tipo solar foi obtido de maneira directa. Anteriormente, os únicos espectros obtidos necessitavam que um telescópio espacial observasse a passagem de um exoplaneta por detrás da estrela hospedeira, num chamado "eclipse exoplanetário". Seguidamente, o espectro podia ser obtido comparando a radiação vinda da estrela antes e depois do referido eclipse. No entanto, este método só pode ser aplicado se a orientação da órbita do exoplaneta é a exacta, o que acontece apenas para uma pequena fracção de todos os sistemas exoplanetários. O presente espectro, por outro lado, foi obtido a partir do solo, utilizando o Very Large Telescope do ESO (VLT), em observação directa, que não depende da orientação da órbita.
Este é um resultado extraordinário, uma vez que a estrela hospedeira é vários milhares de vezes mais brilhante que o planeta. "É como tentar ver de que é feita uma vela, observando-a a uma distância de dois quilómetros, e ao pé de uma lâmpada tremendamente brilhante de 300 Watts," diz Janson.
Esta descoberta foi possível graças ao NACO, instrumento que trabalha no infravermelho, montado no VLT, e apoiou-se largamente nas capacidades extraordinárias do sistema de óptica adaptativa do instrumento [3]. Espera-se obter imagens e espectros ainda mais precisos de exoplanetas gigantes com o instrumento de próxima geração SPHERE, que será instalado no VLT em 2011, e com o European Extremely Large Telescope.
Os novos dados mostram que a atmosfera que envolve o planeta é ainda mal compreendida. "As riscas observadas no espectro não são compatíveis com os modelos teóricos actuais," explica o co-autor Wolfgang Brandner. "É preciso levar em consideração uma descrição mais detalhada das nuvens de poeira atmosférica, ou alternativamente, aceitar que a atmosfera tem uma composição química diferente da anteriormente prevista."
Os astrónomos esperam ter rapidamente as impressões digitais dos outros dois planetas gigantes, de modo a poderem comparar, pela primeira vez, os espectros de três planetas pertencentes ao mesmo sistema. "Deste modo iremos certamente compreender melhor os processos que levam à formação de sistemas planetários como o nosso," conclui Janson.
[1] Como demonstrado por qualquer arco-íris, a luz branca pode dividir-se em diferentes cores. Os astrónomos separam artificialmente a luz que recebem de objectos distantes nas suas diferentes cores (ou "comprimentos de onda"). No entanto, enquanto nós distinguimos cerca de cinco ou seis cores no arco-íris, os astrónomos mapeiam centenas de nuances coloridas, produzindo um espectro - o registo das diferentes quantidades de radiação que o objecto emite em cada banda de cor estreita. Os detalhes de um espectro - mais radiação emitida em determinadas cores e menos noutras - fornece sinais inequívocos acerca da composição química da matéria que produz essa radiação. A espectroscopia, definida como o registo de espectros, é por isso uma importante ferramenta na investigação astronómica.
[2] Em 2004, os astrónomos utilizaram o NACO, montado no VLT, para obter uma imagem e um espectro de um objecto com 5 vezes a massa de Júpiter em torno de uma anã castanha - uma "estrela falhada". Pensa-se, no entanto, que o par se terá formado ao mesmo tempo, como um pequeno binário estelar, em vez da companheira se formar num disco em torno da anã castanha, como um sistema estrela-planeta (ver ESO 28/04, ESO 15/05 e ESO 19/06).
[3] Os telescópios no solo são atingidos pelo efeito de espalhamento de uma imagem pontual devido à turbulência atmosférica. Esta turbulência faz com que as estrelas pisquem de um modo que muito delicia os poetas mas que frusta os astrónomos, uma vez que destrói os detalhes mais pormenorizados de uma imagem. No entanto, com as técnicas de óptica adaptativa, esta grande falha pode ser colmatada de maneira a que o telescópio produza imagens tão nítidas quanto teoricamente possível, ou seja, que aproximem as condições de observação conseguidas a partir do espaço. Os sistemas de óptica adaptativa funcionam por meio de um espelho deformável controlado por computador, que neutraliza a distorção da imagem originada pela turbulência atmosférica. Baseia-se em correcções ópticas feitas em tempo real, calculadas a alta velocidade (muitas centenas de vezes por segundo) a partir de imagens obtidas por uma câmara especial que monitoriza a radiação emitida por uma estrela de referência.
Este trabalho foi apresentado num artigo aceite para publicação na revista da especialidade Astrophysical Journal ("Spatially resolved spectroscopy of the exoplanet HR 8799 c", por M. Janson et al.).
A equipa é composta por M. Janson (Universidade de Toronto, Canadá), C. Bergfors, M. Goto, W. Brandner (Instituto Max-Planck para a Astronomia, Heidelberg, Alemanha) e D. Lafrenière (Universidade de Montreal, Canadá). Foram obtidos dados preparatórios com o instrumento IRCS montado no telescópio Subaru.
O ESO, o Observatório do Sul Europeu, é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é financiado por 14 países: Áustria, Alemanha, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Itália, Holanda, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e funcionamento de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta, no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope, o observatório astronómico, no visível, mais avançado do mundo. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio ALMA, o maior projecto astronómico que existe actualmente. O ESO encontra-se a planear o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio de 42 metros que observará na banda do visível e próximo infravermelho. O E-ELT será "o maior olho no céu do mundo".
Mais informação: Kit exoplaneta para os media
Markus Janson
Tel.: +1 416 946 5465 and +49 6221 528 493
e-mail: janson@astro.utoronto.ca
Max-Planck-Institute for Astronomy
Tel.: +49 6221 528 289
e-mail: brandner@mpia.de
La Silla/Paranal/E-ELT PiO
ESO ePOD, Garching, Germany
Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1002, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contato local para a imprensa. O representante brasileiro é Gustavo Rojas, da Universidade Federal de São Carlos. A nota de imprensa foi traduzida por Margarida Serote (Portugal) e adaptada para o português brasileiro por Gustavo Rojas.