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Uma introdução rápida abordando planetas de outras estrelas
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A Idade da Via Lactéa
Antes mesmo de eles serem detectados, poucos astr ônomos duvidavam da exist ê ncia de outros sistemas planet á rios al é m do Solar. Mas como detectar planetas fora do Sistema Solar? À s suas grandes dist â ncias, é imposs ível, com a tecnologia atual, detectar a luz da estrela por eles refletida, assim como fazemos com os planetas do Sistema Solar.
Em alguns casos, é possível captar a t ê nue radia çã o infra­vermelha emitida por planetas muito massivos, em especial quando muito jovens. Nesse caso, separando­os bem da luz proveniente da estrela, que é muito mais brilhante, é possível capt á ­los diretamente.
8Jup­1RSXJ160929.1­210524.jpg: Uma das raras imagens obtidas de exoplanetas. O objeto brilhante é a estrela 1RSXJ160929.1­ 210524, do catá logo de fontes do saté lite de raios­X ROSAT. Os números do nome se referem às coordenadas da estrela no céu. Essa imagem, obtida no infra­vermelho com o telescópio Gemini Norte, situado no Havaí, mostra um planeta acima e a esquerda da estrela (destacado com um círculo). A massa estimada do planeta é de 8 vezes a massa de Júpiter. Planetas massivos, especialmente jovens, emitem uma grande quantidade de luz no infra­vermelho, sendo, por vezes, possível detectá­los diretamente. Fonte: http://www.gemini.edu/node/11126
Sabemos que o Sistema Solar tem uma ú nica estrela, o Sol, em torno da qual orbitam 8 planetas (Mercú rio, V ê nus, Terra, Marte, J ú piter, Saturno, Urano e Netuno), 5 planetas an õ es (como Plut ã o), al é m de milh õ es de corpos ainda menores, como aster óides e cometas. Os planetas do Sistema Solar figuram entre os objetos mais brilhantes do c é u, especialmente V ê nus,Marte e Jú piter. Isso em fun çã o de uma combinação entre seus tamanhos, dist â ncias ao Sol e dist â ncias à Terra. Quanto mais pró ximos de n ós e quanto maiores forem, mais luz solar por eles refletida chega at é a Terra.
Mas o Sol é uma estrela ordin ária em nossa Gal á xia, a Via­L á ctea. Assim, é natural que h á s é culos tenhamos nos perguntado sobre a exist ê ncia de planetas orbitando em torno de outras estrelas.
venus_transit­hires.jpg: Imagem do trânsito de Vênus na frente do Sol, ocorrido em 2004. Ao passar na frente do Sol, o planeta obstrui uma pequena fração da luz solar, causando uma diminui ção correspondente em seu brilho quando visto da Terra ou de outros pontos no espaço em que o trânsito seja observado. Além de Vênus, a imagem mostra também várias manchas solares. Fonte: http://www.phys.au.dk/~elmiens/
Uma maneira de se detectar um exoplaneta é medindo uma redu çã o no fluxo (brilho) da estrela, pelo tr â nsito de um planeta à sua frente. Como planetas s ã o pequenos comparados à s suas estrelas, eles n ã o as eclipsam totalmente quando ambos s ã o vistos a anos­luz de dist â ncia. Apenas uma pequena fra ção do disco da estrela no c é u é coberto, levando a perdas menores do que 1% no brilho. Apenas planetas cujas ó rbitas cont ê m a linha de visada à estrela transitam na frente delas. A necessidade de uma coincid ê ncia geom é trica entre a linha de visada e a ó rbita limita muito a aplica çã o desta t é cnica.
GJ436_2.jpg: Variação no brilho (ou fluxo) de uma estrela em função do tempo. Neste caso, o planeta é detectado pelo fato de passar na frente da estrela, ao que chamamos de trânsito, durante sua órbita. Durante o trânsito, o planeta bloqueia uma fração da ordem de 5 milésimos da luz da estrela, o que causa a diminuição temporária do seu brilho, como visto na figura. Fonte: http://www.iac.es/telescopes/cain/GJ436_2.jpg
transit_white.jpg: Diagrama mostrando o que acontece com a curva de luz (brilho em fun ção do tempo) quando
um planeta (mostrado em azul) transita em frente à sua estrela (bola vermelha). A diminuição do brilho ocorre assim que o trânsito se inicia, durando o tempo necessário para o planeta cruzar toda a imagem da estrela. Esse tempo vai depender da velocidade com que o planeta orbita, do tamanho da estrela e também do tamanho do planeta. Fonte: http://www.lesia.obspm.fr/perso/claude­catala/plato_web_files/transits.html
Em 27/12/2006 foi lan ç ado o sat é lite COROT (COnvec çã o, ROta çã o e Tr â nsitos planetá rios), uma colaboraçã o Fran ç a­ Á ustria­Alemanha­Espanha­Brasil. Os seus objetivos s ão o de detectar exoplanetas por trâ nsitos e estudar varia çõ es no brilho das estrelas causadas por pulsa çõ es (sismologia estelar). O COROT j á detectou tr â nsitos em mais de 25 estrelas, mas s ó cinco planetas foram confirmados at é agora.
No primeiro semestre de 2009 foi lan ç ado o sat é lite Kepler. Ele gravar á dados de centenas de milhares de estrelas. Ele poder á detectar um tr â nsito de um planeta como a Terra, que causa uma varia çã o de brilho de menos que 0.01%, para as estrelas mais brilhantes do campo.
corot­lancamento.png: Lançamento do saté lite COROT, uma colaboração de vários pa íses, incluindo o Brasil, que tem como um de seus objetivos o de detectar exoplanetas por trânsito em frente às suas estrelas. Fonte: http://smsc.cnes.fr/COROT/
Outra forma de detectar um exoplaneta é registrando a perturba çã o gravitacional que ele causa na sua estrela, essa sim bem vis ível com nossos telesc ópios e detectores. Mas esta perturba çã o é muito pequena. J úpiter, por exemplo, que é o maior planeta do Sistema Solar, induz uma velocidade de apenas 11 m/s (em torno de 40 km/h) do Sol em torno do centro de massa comum a ambos. Essa pode ser uma velocidade f ácil de se medir nos padr õ es cotidianos. Mas medir esse movimento numa estrela que est á a centenas de trilh õ es de km de dist â ncia é muití ssimo mais dif í cil.
N ã o é por nada que os primeiros planetas extra­solares detectados
s ã o mais massivos do que J úpiter e se situavam mais pr ó ximos de sua estrela, de forma a induzir uma perturba çã o gravitacional maior do que a mencionada.
hd2638_hr_1hotJup.gif: O painel de cima mostra a variação, ao longo do tempo, da velocidade observada da estrela HD2638 por causa da perturbação gravitacional de um único planeta, massivo e orbitando próximo a ela. O ajuste a essa curva de velocidade leva à estimativa de que esse planeta tem metade da massa de Júpiter, mas orbita a uma distância à estrela que é 1/25 da distância Terra­Sol. No painel de baixo veem­se os resíduos do ajuste aos pontos. Fonte: http://exoplanets.org/science.html
Com o avan ç o tecnol ó gico, hoje é poss ível detectar varia çõ es da ordem de 1m/s na velocidade de uma estrela no espa ç o, o que significa que planetas com massas algumas vezes maiores do que a Terra (bem menores do que J ú piter, portanto) est ã o come ç ando a ser detectados.
O sistema planet á rio extra­solar mais interessante encontrado at é o momento é o da estrela an ã vermelha
Gliese 581, situada a 20 anos­luz do Sistema Solar. A estrela tem a metade da temperatura do Sol, um
terç o da massa deste e uma luminosidade que é apenas 2% da solar. Sã o 4 planetas conhecidos em seu torno, sendo que Gliese 581c tem cerca de 5 massas terrestres e um raio 1,5 o raio terrestre. Gliese 581c
est á situado a uma dist â ncia que é 1/13 da dist â ncia Terra­Sol, a chamada unidade astron ômica. Como
a estrela é muito menos luminosa do que o Sol, a temperatura esperada para a superf í cie do planeta est á
entre 0 e 40 graus, em condi çõ es, portanto, de conter á gua no estado líquido. Isso define a chamada zona de habitabilidade da estrela. Recentemente foi descoberto Gliese 581e, com menos de 2 massas terrestres.
gl581_3planets_hr.jpg: Concepção art ística do sistema planetário em torno de Gliese 581, uma anã vermelha muito menor do que o Sol. Esse sistema tem os melhores candidatos a planetas semelhantes à Terra encontrados até o presente. Fonte:
http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/93/
H á atualmente mais de 300 planetas extra­solares conhecidos. Essa amostra j á nos permite tirar algumas
conclus õ es sobre o qu ã o comuns eles s ã o e em torno de que tipo de estrelas eles existem em maior nú mero.
fe_bargraph_public.jpg: Distribuição dos exoplanetas em função da composição química da estrela. O eixo vertical mostra a percentagem de estrelas com planetas à sua volta e o eixo horizontal quantifica a abundância do elemento ferro da estrela, relativamente ao Sol. Entre 10% e 20% das estrelas mais ricas em metais que o Sol, no extremo direito do gráfico, têm planetas orbitando em seu torno, enquanto que nenhum planeta foi detectado em torno de estrelas com menos de 1/3 da abundância de ferro do Sol. Planetas, portanto, parecem se formar em torno de estrelas ricas em elementos químicos mais pesados. Fonte: http://exoplanets.org/science.html