Utilizando o caçador de exoplanetas HARPS do ESO, uma equipe de astrônomos anunciou hoje uma rica colheita de mais de 50 novos exoplanetas, incluindo 16 super-Terras, uma das quais orbita no limite da zona de habitabilidade da sua estrela. Estudando as propriedades de todos os planetas HARPS encontrados até agora, a equipe descobriu que cerca de 40% das estrelas semelhantes ao Sol possuem pelo menos um planeta mais leve que Saturno.
O espectrógrafo HARPS montado no telescópio de 3.6 metros instalado no Observatório de La Silla do ESO, no Chile, é o descobridor de planetas mais bem sucedido de todo o mundo [1]. A equipe HARPS, liderada por Michel Mayor (Universidade de Genebra, Suíça), anunciou hoje a descoberta de mais de 50 novos exoplanetas que orbitam estrelas próximas, incluindo dezasseis super-Terras [2]. Este é o maior número de planetas deste tipo anunciado de uma só vez [3]. As novas descobertas foram anunciadas num congresso científico internacional sobre Sistemas Solares Extremos, que juntou 350 especialistas de exoplanetas no Wyoming, EUA.
“A colheita de descobertas obtida pelo HARPS excedeu todas as expectativas e inclui uma população excepcionalmente rica em planetas do tipo super-Terra e do tipo de Netuno, que orbitam estrelas muito semelhantes ao nosso Sol. Mais ainda - os novos resultados mostram que a taxa de descobertas está aumentando,” diz Mayor.
Nos últimos oito anos, desde que começou a observar estrelas do tipo do Sol utilizando o método das velocidades radiais, o HARPS foi usado para descobrir mais de 150 novos planetas. Cerca de dois terços de todos os exoplanetas conhecidos com massas menores que Netuno [4] foram descobertos pelo HARPS. Estes resultados excepcionais são o fruto de várias centenas de noites de observação do HARPS [5].
Trabalhando com observações HARPS de 376 estrelas do tipo solar, os astrônomos conseguiram estimar muito melhor qual a probabilidade de uma estrela como o Sol abrigar planetas de pequena massa (em oposição a planetas gigantes gasosos). Descobriu-se que cerca de 40% destas estrelas possuem em órbita pelo menos um planeta de massa menor que Saturno. A maioria dos exoplanetas com massas da ordem de Netuno ou menores parecem encontrar-se em sistemas que apresentam planetas múltiplos.
Com sistemas de hardware e de software em processo de atualização, o HARPS está sendo preparado para o próximo nível de estabilidade e sensibilidade no intuito de procurar planetas rochosos que possam suportar vida. Dez estrelas próximas semelhantes ao Sol foram selecionadas para um novo rastreio. Estas estrelas já tinham sido observadas pelo HARPS e sabia-se serem adequadas para medições de velocidades radiais extremamente precisas. Após dois anos de trabalho a equipe de astrônomos descobriu cinco novos planetas com massas cinco vezes menores que a massa da Terra.
“Estes planetas estarão entre os alvos principais dos futuros telescópios espaciais, que procurarão sinais de vida nas atmosferas dos planetas procurando assinaturas químicas tais como evidência de oxigénio,” explica Francesco Pepe (Observatório de Genebra, Suíça), o autor principal de um dos recentes artigos científicos.
Para um destes novos planetas recentemente anunciados, HD 85512 b, estima-se uma massa de apenas 3,6 vezes a massa da Terra [6]. O planeta situa-se no limite da zona de habitabilidade - uma zona estreita em torno de uma estrela na qual, se as condições forem as corretas, a água pode estar presente sob a forma líquida [7].
“Este é o planeta de menor massa descoberto pelo método das velocidades radiais que se encontra potencialmente na zona de habitabilidade da sua estrela, e o segundo planeta de menor massa descoberto pelo HARPS dentro da zona de habitabilidade,” acrescenta Lisa Kaltenegger (Instituto Max Planck para a Astronomia, Heidelberg, Alemanha e Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, Boston, EUA), especialista em habitabilidade de exoplanetas.
A precisão cada vez maior do novo rastreio do HARPS permite agora detectar planetas abaixo das duas massas terrestres. O HARPS tem atualmente uma sensibilidade que torna possível detectar amplitudes de velocidade radial significativamente menores que 4 km/hora [8] - menores que a velocidade do caminhar humano.
“A detecção do exoplaneta HD 85512 b está longe do limite observacional do HARPS, o que demonstra bem a possibilidade de descobrir outras super-Terras em zonas de habitabilidade situadas em torno de estrelas semelhantes ao Sol,” acrescenta Mayor.
Estes resultados tornam os astrônomos confiantes de que estarão próximo de descobrir outros pequenos planetas rochosos habitáveis em torno de estrelas semelhantes ao nosso Sol. Para este efeito planjeam-se novos instrumentos, nos quais se inclui uma cópia do HARPS a ser instalada no Telescopio Nazionale Galileo nas ilhas Canárias, que fará um rastreio das estrelas no céu setentrional, e um descobridor de planetas novo e mais poderoso, chamado ESPRESSO, a ser instalado no Very Large Telescope do ESO em 2016 [9]. Olhando ainda para mais longe no futuro, também o instrumento CODEX previsto para o European Extremely Large Telescope (E-ELT) levará esta técnica muito mais além.
“Nos próximos dez a vinte anos deveremos ter uma primeira lista de planetas potencialmente habitáveis na vizinhança do Sol. Uma tal lista torna-se essencial antes que experiências futuras possam procurar possíveis assinaturas de vida nas atmosferas dos exoplanetas, através de espectroscopia,” conclui Michel Mayor, que descobriu em 1995 o primeiro exoplaneta em torno de uma estrela normal.
Notas
[1] O HARPS mede a velocidade radial de uma estrela com extraordinária precisão. Um planeta em órbita de uma estrela origina um movimento regular da estrela para a frente e para trás relativamente a um observador distante na Terra. Devido ao efeito Doppler, esta variação de velocidade radial induz um desvio no espectro da estrela na direção dos maiores comprimentos de onda à medida que se afasta (chamado desvio para o vermelho) e um desvio para o azul (na direção dos comprimentos de onda menores) à medida que se aproxima. Este pequeno desvio no espectro da estrela pode ser medido por um espectrógrafo de alta precisão, tal como o HARPS e usado para inferir a presença de um planeta.
[2] Planetas com massas entre uma e dez vezes a da Terra são chamados super-Terras. Não existem planetas deste tipo no nosso Sistema Solar, mas parecem ser muito comuns em torno de outras estrelas. Descobertas de tais planetas em zonas de habitabilidade em torno das suas estrelas são muito interessantes porque - se os planetas forem rochosos e tiverem água, como a Terra - podem ser potenciais locais de vida.
[3] Atualmente o número de exoplanetas encontra-se próximo de 600. Para além dos exoplanetas descobertos através do método das velocidades radiais, mais de 1200 candidatos a exoplanetas foram encontrados pela missão Kepler da NASA, utilizando um método alternativo - procura-se a pequena diminuição de brilho de uma estrela quando um planeta passa em frente desta (trânsito) e bloqueia parte da radiação. A maioria dos planetas descobertos pelo método de trânsito encontram-se muito distantes de nós. Em contrapartida, os planetas descobertos pelo HARPS situam-se em torno de estrelas próximas do Sol. Este fato torna-os melhores alvos para observações posteriores, feitas para muitos tipos de estudos adicionais.
[4] Netuno tem cerca de dezessete vezes mais massa que a Terra.
[5] Este enorme programa de observação é liderado por Stéphane Udry (Observatório de Genebra, Suíça).
[6] Utilizando o método das velocidades radiais, os astrônomos podem apenas estimar a massa mínima de um planeta, uma vez que a massa estimada depende também da inclinação do plano orbital relativamente à linha de visão, o qual é desconhecido. No entanto, do ponto de vista estatístico, esta massa mínima encontra-se próxima da massa real do planeta.
[7] Até agora, o HARPS encontrou duas super-Terras que podem estar na zona de habitabilidade. A primeira, Gliese 581 d, foi descoberta em 2007 (eso0722). Recentemente, o HARPS foi também utilizado para demonstrar que o outro candidato a super-Terra na zona de habitabilidade da estrela Gliese 581 (Gliese 581 g) não existe.
[8] Para um grande número de medições, a sensibilidade de detecção do HARPS é próxima de 100% para super-Terras com massas dez vezes maiores que a massa terrestre e com períodos orbitais até um ano. Mesmo quando se consideram planetas de três massas terrestres e com um órbita de um ano, a probabilidade de detecção é próxima de 20%.
[9] O ESPRESSO, sigla do inglês Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations, está previsto para ser instalado no Very Large Telescope do ESO. Atualmente em concepção preliminar, prevê-se que comece as operações em 2016. O ESPRESSO terá uma precisão nas velocidades radiais de 0.35 km/hora ou menos ainda. Comparativamente, a Terra induz uma velocidade radial no Sol de 0.32 km/hora. Esta resolução deve por isso permitir ao ESPRESSO descobrir planetas com massa igual à da Terra em zonas de habitabilidade de estrelas de pequena massa.
Mais Informação
Estes resultados foram apresentados em 12 de Setembro de 2011 na conferência “Extreme Solar Systems” que se realiza no Grand Teton National Park, Wyoming, EUA.
Um resumo é apresentado no artigo científico (em preparação): “The HARPS search for southern extra-solar planets, XXXIV — Occurrence, mass distribution and orbital properties of super-Earths and Neptune-type planets” que será publicado na revista científica especializada Astronomy & Astrophysics.
A equipe é composta por M. Mayor (Observatoire de Genève [OAUG], Suíça), M. Marmier (OAUG), C. Lovis (OAUG), S. Udry (OAUG), D. Ségransan (OAUG), F. Pepe (OAUG), W. Benz (Physikalisches Institut Universität Bern, Suíça), J. L. Bertaux (Service d’Aéronomie, Paris, França), F. Bouchy (Institut d’Astrophysique de Paris, Université Pierre & Marie Curie, França e Observatoire de Haute-Provence/CNRS, França), X. Dumusque (OAUG), G. LoCurto (ESO, Alemanha), C. Mordasini (Instituto Max Planck para a Astronomia, Alemanha), D. Queloz (OAUG), N. C. Santos (Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugal e Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, Portugal), D. Queloz (OAUG).
O ESO, o Observatório Europeu do Sul, é a mais importante organização europeia intergovernamental para a pesquisa em astronomia e é o observatório astronômico mais produtivo do mundo. O ESO é financiado por 15 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, 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 astronômicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrônomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação nas pesquisas astronômicas. 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 astroôómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio ALMA, o maior projeto astronômico que existe atualmente. O ESO está planejando o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio da classe dos 40 metros que observará na banda do visível e próximo infravermelho. O E-ELT será “o maior olho no céu do mundo”.
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