Você poderia dizer que o estudo dos planetas extrasolares está em uma fase de transição nos últimos tempos. Até o momento, 4.525 exoplanetas foram confirmados em 3.357 sistemas, com outros 7.761 candidatos aguardando confirmação. Como resultado, os estudos de exoplanetas têm se distanciado do processo de descoberta e em direção à caracterização, onde observações de acompanhamento de exoplanetas são conduzidas para aprender mais sobre suas atmosferas e ambientes.
No processo, os pesquisadores de exoplanetas esperam ver se algum desses planetas possui os ingredientes necessários para a vida como a conhecemos. Recentemente, uma dupla de pesquisadores da Northern Arizona University, com apoio do Virtual Planetary Laboratory (VPL) do Instituto de Astrobiologia da NASA, desenvolveu uma técnica para encontrar oceanos em exoplanetas. A capacidade de encontrar água em outros planetas, um ingrediente-chave da vida na Terra, contribuirá muito para encontrar vida extraterrestre.
A pesquisa foi conduzida pelo pesquisador de pós-doutorado Dominick J. Ryan, pesquisador de pós-doutorado da Northern Arizona University (NAU), e Tyler D. Robinson – professor assistente de Astronomia e Ciências Planetárias da NAU e do Instituto de Astrobiologia da NASA. O estudo que descreveu suas descobertas, intitulado “Detecção de oceanos em exoplanetas com análise de componente principal espectral dependente de fase”, apareceu recentemente online e está sendo considerado para publicação pelo Planetary Science Journal.
Quando se trata de caracterização de exoplanetas, a técnica mais promissora é o Método de Trânsito (também conhecido como Fotometria de Trânsito). Isso consiste em monitorar estrelas por quedas periódicas de brilho, que são indicações de planetas passando na frente de suas estrelas-mãe (em relação ao observador). Às vezes, os astrônomos também são capazes de obter espectros à medida que a luz passa pela atmosfera do planeta em trânsito, revelando coisas sobre sua composição química. Mas, como o Prof. Robinson disse à Universe Today por e-mail, este método não permite observações de superfície:
“Por enquanto, nossas melhores técnicas para caracterizar exoplanetas rochosos não nos dizem muito sobre os ambientes de superfície desses mundos (incluindo se a água líquida está presente). Para o Hubble (e o JWST prestes a lançar), usamos espectroscopia de trânsito para caracterizam as atmosferas de exoplanetas – procurando por mudanças muito pequenas no brilho e na cor de uma estrela hospedeira quando um planeta atravessa seu disco. Nesta geometria / configuração, os caminhos muito longos que a luz percorre na atmosfera (mais semelhante a ver o Sol ao pôr do sol na Terra) significa que a atmosfera profunda (e a superfície) está obscurecida.”
No futuro próximo, espera-se que esta situação mude consideravelmente, graças a instrumentos de próxima geração como o Telescópio Espacial James Webb (JWST) e observatórios baseados em terra como o Extremely Large Telescope (ELT). Graças à sua ótica sofisticada, coronógrafos e espectrômetros, esses telescópios serão capazes de capturar imagens de exoplanetas menores que orbitam mais perto de suas estrelas (que é onde os planetas rochosos potencialmente habitáveis têm maior probabilidade de ser encontrados).
Este método consiste em observar a luz refletida diretamente pela atmosfera ou superfície de um exoplaneta, o que pode fornecer informações valiosas sobre o clima do planeta e o ambiente da superfície. Além do JWST e do ELT, existem inúmeras propostas de missões que terão a resolução e sensibilidade necessárias para detectar características de superfície com base na composição atmosférica, identificar vegetação, evidências de fotossíntese e talvez até mesmo discernir a presença de luzes artificiais.
Por causa de seu estudo, Ryan e Dr. Robinson consideraram como os instrumentos da próxima geração poderiam conduzir estudos de imagem diretos de exoplanetas que revelariam a presença de água superficial. A chave para isso, disse o Dr. Robinson, é procurar “crescentes vermelhos”:
“Estão sendo considerados conceitos de missão que forneceriam esses tipos de dados – HabEx e LUVOIR sendo os principais exemplos. Da mesma forma que a luz do sol refletida no oceano ao ver um pôr do sol em uma praia na Terra parece bastante vermelha, propusemos que o brilho oceanos em exoplanetas podem fazer com que todo o planeta apareça muito vermelho em fases crescentes.
“Se a famosa foto do Ponto Azul Pálido tivesse sido tirada da Terra quando era um crescente estreito, não teria sido azul – teria sido vermelho! Então, procurando por sinais de que um exoplaneta potencialmente semelhante à Terra se tornaria muito reflexivos e vermelhos em fases crescentes, podemos ser capazes de detectar um oceano naquele mundo. ”
Como não existem observações de espaçonaves da Terra para as fases crescentes e comprimentos de onda necessários para testar este método, Ryan e o Dr. Robinson confiaram em uma série de simulações do brilho da Terra. Essas simulações foram responsáveis por todos os efeitos realistas causados pela reflexão da luz solar pela água da superfície – desde o brilho do oceano e nuvens até a reflexão atmosférica e superficial.
“Essas simulações mostraram que, quando a Terra é vista em fases mais semelhantes a crescentes, ela realmente se torna vermelha e reflexiva”, disse o Dr. Robinson. “Usando ferramentas que imitavam a aparência de uma Terra distante para uma missão semelhante ao HabEx ou LUVOIR, mostramos que apenas algumas observações de um mundo semelhante à Terra assumiram algumas fases diferentes (abrangendo a fase quase plena até as fases crescentes) revelaria um avermelhamento em fase crescente indicativo de oceanos.”
Como o Dr. Robinson explicou, esta técnica não se aplicará ao JWST, mas será possível em missões futuras. Isso inclui o já mencionado Observatório de Exoplanetas Habitáveis (HabEx), um telescópio espacial projetado para estudos diretos de imagens de planetas semelhantes à Terra em torno de estrelas semelhantes ao Sol; e o Large UV / Optical / IR Surveyor (LUVOIR), uma grande abertura, observatório de vários comprimentos de onda que realizará uma ampla gama de objetivos científicos.
No final, disse o Dr. Robinson, este estudo fornece um “caminho bem definido” para futuros estudos de imagem diretos que visam a caracterização de exoplanetas. “Parte da busca por vida extraterrestre é entender o quão comum é para mundos rochosos ter condições habitáveis (oceanos de superfície, pelo menos para exoplanetas) – como mundos habitáveis também são nossos melhores alvos para a caça de bioassinaturas”, disse o Dr. Robinson. “Então, ajudamos a resolver uma peça do quebra-cabeça de como localizar mundos onde achamos que a vida poderia surgir.”
Publicado em 09/10/2021 08h20
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