O Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA criará enormes panoramas cósmicos, ajudando-nos a responder a perguntas sobre a evolução do nosso universo. Os astrônomos também esperam que a missão encontre milhares de planetas usando duas técnicas diferentes, ao pesquisar uma ampla gama de estrelas na Via Láctea.
O Roman localizará esses novos mundos potenciais, ou exoplanetas, rastreando a quantidade de luz proveniente de estrelas distantes ao longo do tempo. Em uma técnica chamada microlente gravitacional, um pico de luz sinaliza que um planeta pode estar presente. Por outro lado, se a luz de uma estrela diminui periodicamente, pode ser porque há um planeta cruzando a face de uma estrela quando ela completa uma órbita. Essa técnica é chamada de método de trânsito. Ao empregar esses dois métodos para encontrar novos mundos, os astrônomos irão capturar uma visão sem precedentes da composição e arranjo dos sistemas planetários em nossa galáxia.
Programado para lançamento em meados da década de 2020, o Roman será um dos caçadores de planetas mais prolíficos da NASA.
O grande campo de visão da missão, resolução requintada e estabilidade incrível fornecerão uma plataforma de observação única para descobrir as pequenas mudanças na luz necessárias para encontrar outros mundos via microlente. Este método de detecção aproveita os efeitos de curvatura da luz gravitacional de objetos massivos previstos pela teoria geral da relatividade de Einstein.
Ocorre quando uma estrela de primeiro plano, a lente, se alinha aleatoriamente com uma estrela de fundo distante, a fonte, vista da Terra. À medida que as estrelas vagueiam em suas órbitas ao redor da galáxia, o alinhamento muda ao longo de dias para semanas, mudando o brilho aparente da estrela fonte. O padrão preciso dessas mudanças fornece aos astrônomos pistas sobre a natureza da estrela em primeiro plano, incluindo a presença de planetas ao seu redor.
Muitas das estrelas que o Roman já estará olhando para a pesquisa de microlentes podem abrigar planetas em trânsito.
“Os eventos de microlente são raros e ocorrem rapidamente, então você precisa olhar para muitas estrelas repetidamente e medir com precisão as mudanças de brilho para detectá-las”, disse o astrofísico Benjamin Montet, professor da Scientia na Universidade de New South Wales em Sydney. “Essas são exatamente as mesmas coisas que você precisa fazer para encontrar planetas em trânsito, então, ao criar um levantamento robusto de microlente, o Roman também produzirá um bom levantamento de trânsito.”
Em um artigo de 2017, Montet e seus colegas mostraram que o Roman – anteriormente conhecido como WFIRST – podia pegar mais de 100.000 planetas passando na frente ou em trânsito de suas estrelas hospedeiras. O escurecimento periódico à medida que um planeta se cruza repetidamente na frente de sua estrela fornece forte evidência de sua presença, algo que os astrônomos normalmente precisam confirmar por meio de observações posteriores.
A abordagem de trânsito para encontrar exoplanetas tem sido um grande sucesso para as missões Kepler e K2 da NASA, que descobriram cerca de 2.800 planetas confirmados até o momento, e é atualmente usada pelo Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA. Visto que o Roman encontrará planetas orbitando estrelas mais distantes e mais fracas, os cientistas muitas vezes terão que contar com o amplo conjunto de dados da missão para verificar os planetas. Por exemplo, o Roman pode ver eclipses secundários – pequenas quedas de brilho quando um candidato planetário passa por trás de sua estrela hospedeira, o que pode ajudar a confirmar sua presença.
Os métodos de detecção gêmeos de microlente e trânsitos se complementam, permitindo que o Roman encontre uma variedade de planetas. O método de trânsito funciona melhor para planetas orbitando muito perto de sua estrela. A microlente, por outro lado, pode detectar planetas orbitando longe de suas estrelas hospedeiras. Essa técnica também pode encontrar os chamados planetas rebeldes, que não estão gravitacionalmente ligados a uma estrela. Esses mundos podem variar de planetas rochosos menores que Marte a gigantes gasosos.
Espera-se que cerca de três quartos dos planetas em trânsito que Roman encontrará sejam gigantes gasosos como Júpiter e Saturno, ou gigantes de gelo como Urano e Netuno. A maior parte do restante provavelmente serão planetas que têm entre quatro e oito vezes a massa da Terra, conhecidos como mini-Neptunes. Esses mundos são particularmente interessantes porque não existem planetas como eles em nosso sistema solar.
Espera-se que alguns dos mundos em trânsito capturados por Romanos fiquem dentro da zona habitável de suas estrelas, ou a faixa de distâncias orbitais onde um planeta pode hospedar água líquida em sua superfície. A localização desta região varia dependendo de quão grande e quente é a estrela hospedeira – quanto menor e mais fria a estrela, mais próxima estará de sua zona habitável. A sensibilidade de Roman à luz infravermelha o torna uma ferramenta poderosa para localizar planetas ao redor dessas estrelas laranja mais fracas.
Roman também vai olhar mais longe da Terra do que as missões anteriores de caça a planetas. A pesquisa original de Kepler monitorou estrelas a uma distância média de cerca de 2.000 anos-luz. Ele visualizou uma região modesta do céu, totalizando cerca de 115 graus quadrados. O TESS faz a varredura de quase todo o céu, porém seu objetivo é encontrar mundos mais próximos da Terra, com distâncias típicas de cerca de 150 anos-luz. Roman usará os métodos de microlente e detecção de trânsito para encontrar planetas a até 26.000 anos-luz de distância.
Combinar os resultados das pesquisas de microlentes e de trânsito de planetas de Roman ajudará a fornecer um censo de planetas mais completo, revelando mundos com uma ampla gama de tamanhos e órbitas. A missão oferecerá a primeira oportunidade de encontrar um grande número de planetas em trânsito localizados a milhares de anos-luz de distância, ajudando os astrônomos a aprender mais sobre a demografia dos planetas em diferentes regiões da galáxia.
“O fato de sermos capazes de detectar milhares de planetas em trânsito apenas observando os dados de microlentes que já foram coletados é empolgante”, disse a coautora do estudo Jennifer Yee, astrofísica do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian em Cambridge, Massachusetts. “É ciência gratuita.”
Publicado em 03/04/2021 00h18
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