Quando for lançado em meados da década de 2020, o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA explorará uma vasta gama de tópicos de astrofísica infravermelha.
Uma pesquisa ansiosamente esperada usará um efeito gravitacional chamado microlente para revelar milhares de mundos que são semelhantes aos planetas em nosso sistema solar. Agora, um novo estudo mostra que a mesma pesquisa também revelará planetas mais extremos e corpos semelhantes a planetas no coração da Via Láctea, graças ao puxão gravitacional nas estrelas que orbitam.
“Ficamos emocionados ao descobrir que Roman será capaz de oferecer ainda mais informações sobre os planetas em toda a nossa galáxia do que o planejado originalmente”, disse Shota Miyazaki, estudante de graduação da Universidade de Osaka no Japão que liderou o estudo. “Será muito emocionante aprender mais sobre um novo lote de mundos não estudado.”
Roman usará principalmente o método de detecção de microlente gravitacional para descobrir exoplanetas – planetas além do nosso sistema solar. Quando um objeto massivo, como uma estrela, cruza na frente de uma estrela mais distante de nosso ponto de vista, a luz da estrela mais distante se curvará enquanto viaja através do espaço-tempo curvo em torno da estrela mais próxima.
O resultado é que a estrela mais próxima age como uma lente natural, ampliando a luz da estrela de fundo. Os planetas orbitando a estrela da lente podem produzir um efeito semelhante em uma escala menor, então os astrônomos pretendem detectá-los analisando a luz da estrela mais distante.
Uma vez que este método é sensível a planetas tão pequenos quanto Marte, com uma ampla gama de órbitas, os cientistas esperam que a pesquisa de microlente de Roman revele análogos de quase todos os planetas em nosso sistema solar. Miyazaki e seus colegas mostraram que a pesquisa também tem o poder de revelar mundos mais exóticos – planetas gigantes em órbitas minúsculas, conhecidos como Júpiteres quentes, e as chamadas “estrelas falhadas”, conhecidas como anãs marrons, que não são massivas o suficiente para se alimentam por fusão, da mesma forma que as estrelas.
Este novo estudo mostra que Roman será capaz de detectar esses objetos orbitando as estrelas mais distantes em eventos de microlente, além de encontrar planetas orbitando as estrelas mais próximas (lente).
As descobertas da equipe foram publicadas no The Astronomical Journal.
Os astrônomos vêem um evento de microlente como um brilho temporário da estrela distante, que atinge o pico quando as estrelas estão quase perfeitamente alinhadas. Miyazaki e sua equipe descobriram que, em alguns casos, os cientistas também serão capazes de detectar uma ligeira variação periódica na luz das estrelas causada pelo movimento dos planetas orbitando a estrela mais distante durante um evento de microlente.
Conforme um planeta se move ao redor de sua estrela hospedeira, ele exerce um pequeno puxão gravitacional que muda um pouco a posição da estrela. Isso pode puxar a estrela distante para mais perto e mais longe de um alinhamento perfeito. Como a estrela mais próxima atua como uma lente natural, é como se a luz da estrela distante fosse puxada ligeiramente para dentro e para fora de foco pelo planeta em órbita. Ao detectar pequenos tremores à luz das estrelas, os astrônomos serão capazes de inferir a presença de planetas.
“É chamado de efeito xallarap, que é paralaxe escrito ao contrário. Parallax depende do movimento do observador – a Terra se movendo ao redor do Sol – para produzir uma mudança no alinhamento entre a estrela fonte distante, a estrela da lente mais próxima e o observador. Xallarap funciona o caminho oposto, modificando o alinhamento devido ao movimento da fonte “, disse David Bennett, que lidera o grupo de microlente gravitacional no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland.
Embora a microlente seja geralmente mais adequada para encontrar mundos mais distantes de sua estrela do que Vênus está do Sol, o efeito xallarap funciona melhor com planetas muito massivos em órbitas pequenas, uma vez que eles fazem sua estrela hospedeira se mover mais. Revelar planetas mais distantes também nos permitirá sondar uma população diferente de mundos.
Explorando o centro da galáxia
A maioria das primeiras centenas de exoplanetas descobertos em nossa galáxia tinha massas centenas de vezes maiores que as da Terra. Ao contrário dos planetas gigantes em nosso sistema solar, que levam de 12 a 165 anos para orbitar ao redor do Sol, esses mundos recém-descobertos giram em torno de suas estrelas hospedeiras em apenas alguns dias.
Esses planetas, agora conhecidos como Júpiteres quentes devido ao seu tamanho gigante e ao intenso calor de suas estrelas hospedeiras, não eram esperados dos modelos de formação planetária existentes e forçaram os astrônomos a repensá-los. Agora, existem várias teorias que tentam explicar por que existem Júpiteres quentes, mas ainda não temos certeza de qual – se houver – é a correta. As observações de Roman devem revelar novas pistas.
Ainda mais massivas que os Júpiteres quentes, as anãs marrons variam de cerca de 4.000 a 25.000 vezes a massa da Terra. Eles são muito pesados para serem caracterizados como planetas, mas não são massivos o suficiente para sofrer fusão nuclear em seus núcleos como estrelas.
Outras missões de caça a planetas procuraram principalmente por novos mundos relativamente próximos, até alguns milhares de anos-luz de distância. A proximidade possibilita estudos mais detalhados. No entanto, os astrônomos acham que estudar corpos próximos ao centro de nossa galáxia pode render novos insights sobre como os sistemas planetários evoluem. Miyazaki e sua equipe estimam que Roman encontrará cerca de 10 Júpiteres quentes e 30 anãs marrons mais perto do centro da galáxia usando o efeito xallarap.
O centro da galáxia é povoado principalmente por estrelas que se formaram há cerca de 10 bilhões de anos. O estudo dos planetas em torno dessas estrelas antigas pode nos ajudar a entender se os Júpiteres quentes se formam tão perto de suas estrelas ou se nascem mais distantes e migram para o interior com o tempo. Os astrônomos serão capazes de ver se Júpiteres quentes conseguem manter órbitas tão pequenas por longos períodos de tempo, observando com que frequência eles são encontrados ao redor de estrelas antigas.
Ao contrário das estrelas no disco da galáxia, que normalmente vagam pela Via Láctea a distâncias confortáveis umas das outras, as estrelas próximas ao núcleo estão muito mais próximas umas das outras. Roman poderia revelar se ter tantas estrelas tão próximas umas das outras afeta os planetas em órbita. Se uma estrela passar perto de um sistema planetário, sua gravidade pode tirar os planetas de suas órbitas normais.
As supernovas também são mais comuns perto do centro da galáxia. Esses eventos catastróficos são tão intensos que podem forjar novos elementos, que são lançados na área circundante à medida que as estrelas em explosão morrem. Os astrônomos acham que isso pode afetar a formação do planeta. Encontrar mundos nesta região pode nos ajudar a entender mais sobre os fatores que influenciam o processo de construção do planeta.
Roman abrirá uma janela para o passado distante ao olhar para estrelas e planetas mais antigos. A missão também nos ajudará a explorar se as anãs marrons se formam tão facilmente perto do centro da galáxia quanto perto da Terra, comparando a frequência com que são encontradas em cada região.
Ao calcular os Júpiteres quentes e anãs marrons muito antigos usando o efeito xallarap e encontrar mundos mais familiares usando a microlente, Roman nos levará mais um passo para entender nosso lugar no cosmos.
“Nós encontramos muitos sistemas planetários que parecem estranhos em comparação com o nosso, mas ainda não está claro se eles são estranhos ou nós”, disse Samson Johnson, um estudante graduado da Ohio State University em Columbus e um colega autor do artigo. “Roman vai nos ajudar a descobrir isso, ao mesmo tempo que ajuda a responder a outras grandes questões da astrofísica.”
O Telescópio Espacial Nancy Grace Roman é gerenciado no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, com a participação do Jet Propulsion Laboratory da NASA e Caltech / IPAC em Pasadena, Califórnia, o Space Telescope Science Institute em Baltimore e uma equipe científica composta por cientistas de várias pesquisas instituições. Os principais parceiros industriais são Ball Aerospace and Technologies Corporation em Boulder, Colorado, L3Harris Technologies em Melbourne, Flórida, e Teledyne Scientific & Imaging em Thousand Oaks, Califórnia.
Publicado em 27/01/2021 13h14
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