Luz direta de um exoplaneta é captada pela primeira vez

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/01/2010

[Imagem: ESO/M. Janson]

Procura de vida no Universo

Ao estudar um sistema planetário triplo, que se parece um pouco com uma versão ampliada da família de planetas que orbita o nosso próprio Sol, astrônomos obtiveram o primeiro espectro direto - uma "impressão digital química" - de um planeta em órbita de uma estrela distante.

O feito permitiu a aquisição de informações inéditas sobre a formação e composição do planeta.

Este resultado representa um marco na procura de vida no Universo.

"O espectro de um planeta é como uma impressão digital. Ele nos Fornece informações importantes sobre os elementos químicos que se encontram na sua atmosfera," explica Markus Janson, um dos autores do artigo que relata a nova descoberta. "Com esta informação, podemos compreender melhor como é que o planeta se formou e, no futuro, poderemos inclusive descobrir possíveis marcas da presença de vida."

Exoplanetas gigantes

O espectro eletromagnético obtido é de um exoplaneta gigante que orbita uma estrela muito jovem e brilhante, chamada HR 8799, que se encontra a cerca de 130 anos-luz da Terra. A estrela tem uma vez e meia a massa do Sol e abriga um sistema planetário que se assemelha a um modelo em larga escala do nosso próprio Sistema Solar.

Em 2008, outra equipe de pesquisadores detectou três planetas gigantes circundando a estrela, com massas entre 7 e 10 vezes a massa de Júpiter. Eles estão entre 20 e 70 vezes mais afastados da sua estrela hospedeira do que a Terra está do Sol; o sistema possui também dois cinturões de objetos menores, semelhantes aos cinturões de asteroides e de Kuiper do nosso Sistema Solar.

"O nosso alvo era o planeta no meio dos três, que tem aproximadamente 10 vezes a massa de Júpiter e apresenta uma temperatura de cerca de 800 graus Celsius," diz Carolina Bergfors, também membro da equipe. "Após mais de cinco horas de tempo de exposição, conseguimos extrair o espectro do planeta da radiação da estrela, que é muitíssimo mais brilhante."

Eclipse exoplanetário

Esta é a primeira vez que o espectro de um exoplaneta orbitando uma estrela normal do tipo solar foi obtido de maneira direta. Anteriormente, os únicos espectros obtidos necessitavam que um telescópio espacial observasse a passagem de um exoplaneta por detrás da estrela hospedeira, num chamado "eclipse exoplanetário". Em seguida, o espectro podia ser obtido comparando a radiação vinda da estrela antes e depois do eclipse.

No entanto, este método só pode ser aplicado se a orientação da órbita do exoplaneta é exata, o que acontece apenas para uma pequena fração de todos os sistemas exoplanetários.

Observação direta

O espectro agora obtido, por outro lado, foi captado a partir do solo, utilizando o Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul (VLT - ESO), em observação direta, que não depende da orientação da órbita do planeta.

Este é um resultado extraordinário, uma vez que a estrela hospedeira é vários milhares de vezes mais brilhante do que o planeta. "É como tentar ver de que é feita uma vela, observando-a a uma distância de dois quilômetros e estando ela ao lado de uma lâmpada tremendamente brilhante de 300 watts," diz Janson.

O NACO (Nasmyth Adaptive Optics System é um instrumento que opera no infravermelho e possui capacidades extraordinárias de óptica adaptativa.
[Imagem: ESO]

A descoberta foi possível graças ao NACO (Nasmyth Adaptive Optics System), um instrumento montado no VLT, que opera no infravermelho e possui capacidades extraordinárias de óptica adaptativa. Espera-se obter imagens e espectros ainda mais precisos de exoplanetas gigantes com o instrumento de próxima geração SPHERE, que será instalado no VLT em 2011, e com o European Extremely Large Telescope.

Os novos dados mostram que a atmosfera que envolve o planeta é ainda mal compreendida. "As riscas observadas no espectro não são compatíveis com os modelos teóricos atuais," explica o coautor Wolfgang Brandner. "É preciso levar em consideração uma descrição mais detalhada das nuvens de poeira atmosférica ou, alternativamente, aceitar que a atmosfera tem uma composição química diferente da anteriormente prevista."

Os astrônomos esperam ter rapidamente as impressões digitais dos outros dois planetas gigantes, de modo a poderem comparar, pela primeira vez, os espectros de três planetas pertencentes ao mesmo sistema. "Deste modo iremos certamente compreender melhor os processos que levam à formação de sistemas planetários como o nosso," conclui Janson.

O que é um espectro eletromagnético?

Como se pode ver em um arco-íris, a luz branca se divide em diferentes cores. Da mesma forma, os astrônomos separam artificialmente a luz que recebem de objetos distantes nas suas diferentes cores - ou comprimentos de onda.

No entanto, enquanto nossos olhos são capazes de distinguir cinco ou seis cores no arco-íris, os astrônomos mapeiam centenas de matizes, produzindo um espectro - o registro das diferentes quantidades de radiação que o objeto emite em cada estreita faixa colorida.

Os detalhes de um espectro - mais radiação emitida em determinadas cores e menos noutras - fornecem sinais inequívocos acerca da composição química da matéria que produz essa radiação.

A espectroscopia, o campo da ciência que estuda os espectros, torna-se assim uma importante ferramenta na investigação astronômica.

O que é óptica adaptativa?

A turbulência da atmosfera terrestre impõe sobre os telescópios instalados no solo - em oposição aos telescópios espaciais - um efeito que resulta em imagens borradas.

É esta turbulência que faz com que as estrelas pisquem - algo muito atraente para os poetas, mas um terror para os astrônomos, uma vez que as poéticas piscadas destroem os detalhes das imagens.

No entanto, esse problema pode ser contornado com as técnicas de óptica adaptativa, que permitem que um telescópio terrestre produza imagens tão nítidas quanto teoricamente possível, ou seja, que se aproximem das condições de observação conseguidas a partir do espaço.

Os sistemas de óptica adaptativa funcionam por meio de um espelho deformável controlado por computador, que neutraliza a distorção da imagem originada pela turbulência atmosférica.

As correções ópticas são feitas em tempo real, calculadas em alta velocidade (muitas centenas de vezes por segundo) a partir de imagens obtidas por uma câmara especial que monitora a radiação emitida por uma estrela de referência.

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