gov-civil-vilareal.ptUma série de novos planetas mostra que nosso sistema solar é muito estranho, e não sabemos por que
>Nós vamos, esta é uma notícia muito legal, de fato : Astrônomos lançaram um novo catálogo de exoplanetas - planetas alienígenas orbitando outras estrelas - detectados pela espaçonave Kepler, e a contagem agora totaliza 2335 planetas verificados, com mais 1700 aguardando confirmação. Destes, 30 são confirmados como sendo aproximadamente do tamanho da Terra e orbitando nas zonas habitáveis de suas estrelas, com mais 20 aguardando confirmação!
Isso é surpreendente . Os novos resultados adicionam 219 novos candidatos a exoplanetas, 10 dos quais são semelhantes à Terra.
Agora, essa é a notícia chamativa (que explicarei em um segundo). Mas a notícia científica mais interessante é que eles encontraram uma escassez definida de planetas em uma faixa de tamanho entre cerca de 1,5 e 2,5 vezes o diâmetro da Terra. As estrelas parecem adorar fazer planetas com aproximadamente esse tamanho e, em seguida, pular para cerca de 2,5 vezes o nosso tamanho. Por quê? E por que não vemos planetas assim em nosso sistema solar?
OK, antes de chegar a isso, vamos fazer toda a conversa sobre o quê.
Kepler é um observatório baseado no espaço projetado para observar um ponto no céu com cerca de 150.000 estrelas. A ideia é que se uma estrela tem planetas, e a órbita do planeta é vista de lado da Terra, então sempre que o planeta passar diretamente na frente da estrela, veremos uma queda no brilho da estrela. É como um mini-eclipse, chamado de transito .
Eu explico tudo isso em o episódio dos exoplanetas do Crash Course Astronomy :
Crash Course Astronomy: ExoplanetsLeva tempo para realmente encontrar planetas, porque você tem que esperar não apenas que um planeta transite, mas que isso aconteça novamente , e então novamente um terceiro Tempo. Uma queda pode ser devido a todos os tipos de problemas, como manchas estelares (como manchas solares, mas em outras estrelas) ou outras estrelas no campo de visão que influenciam os resultados de brilho. Um segundo mergulho estabelece o que poderia ser o ano de um exoplaneta (um mergulho, depois outro uma órbita completa depois), mas a confiança real vem quando um terceiro é visto após o segundo com um tempo consistente (em outras palavras, outro período orbital do exoplaneta mais tarde). Então você pode ter certeza de que encontrou um planeta.
Com o tempo, catálogos foram lançados com dados atuais do Kepler, e este é o oitavo catálogo. Este novo abrange os primeiros quatro anos da missão, e os astrônomos reprocessaram completamente todos os dados, incluindo o uso de novas e mais sofisticadas técnicas desenvolvidas desde o primeiro lançamento.
Se a órbita do planeta está voltada para nós, não vemos trânsito. Se for lateral, nós o faremos. Crédito: Greg Loughlin
Existem dois aspectos importantes dos dados. Um é o período entre as quedas, que indica a duração do ano do planeta, bem como sua distância da estrela (Kepler é nomeado após Johannes Kepler, um astrônomo que descobriu que o período orbital de um planeta do sistema solar está matematicamente relacionado a sua distância do Sol, e que pode ser generalizada para um planeta orbitando qualquer estrela). Também informa aproximadamente o quão quente está o planeta! Você precisa saber a distância, além da temperatura e do tamanho da estrela; uma estrela mais fria como uma anã vermelha pode ter um planeta orbitando mais perto do que Mercúrio orbita o Sol, mas ser mais fria que a Terra.
O outro aspecto é a fração da luz das estrelas bloqueada. Isso indica o tamanho do planeta, supondo que você saiba o tamanho da estrela, o que na maioria dos casos fazemos a partir de observações usando o observatório Keck .
Examinando todos os dados, os astrônomos encontraram 219 novos exoplanetas possíveis (antes da confirmação de que foram classificados como candidatos). Destes, 10 não são apenas aproximadamente do mesmo tamanho que a Terra, mas também orbitam à distância certa de sua estrela hospedeira para serem temperados, no que os astrônomos chamam de zona habitável. É aproximadamente equivalente à faixa de temperatura necessária para ter água líquida em sua superfície, como fazemos aqui na boa e velha Terra. Essa não é a única coisa necessária para que a vida surja, mas é um bom lugar para começar.
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Este novo catálogo traz o total conhecido de planetas do tamanho da Terra orbitando na zona habitável para 30.
Aquilo é um muito . Eu sei que não parece muito fora de 150.000 estrelas, mas considere que nem todos os planetas orbitam suas estrelas de lado como vistos da Terra. A maioria está em um ângulo, então eles perdem suas estrelas do nosso ponto de vista, e não vemos um trânsito. Falando estatisticamente, perdemos pelo menos 99% deles! Na verdade, naquele pedaço de céu que o Kepler observa, há provavelmente 3.000 planetas do tamanho da Terra em suas zonas habitáveis.
Mas espere, tem mais: existem centenas de bilhões de estrelas na galáxia. Extrapolando ingenuamente, isso significa que existem bilhões desses planetas na Via Láctea.
Bilhões .
Uau.
Obra de arte representando um planeta semelhante à Terra orbitando uma estrela alienígena. Quantos desses planetas existem na Via Láctea? Prováveis bilhões. Crédito: NASA / JPL-Caltech / T. Pyle
[Arte retratando um planeta do tamanho da Terra, até mesmo semelhante à Terra, orbitando uma estrela alienígena. Quantos desses planetas existem na Via Láctea? Crédito: NASA / JPL-Caltech / T. Pyle]
Mas isso significa outra coisa também. Quando você encontra um objeto, é difícil saber muito sobre a classe de objetos a que pertence. Você só tem um exemplo! Se você encontrar um lagarto estranho na selva, isso é interessante, mas só mostra que esses lagartos existem. Existem maiores? Menor? Quantos são? Como comem, onde vivem, como se relacionam com outros lagartos?
O mesmo acontece com os planetas. Encontrar um é ótimo. Exoplanetas existem! Isso é uma grande notícia.
Mas a ciência realmente começa quando encontramos mais. Muito mais. Milhares mais. É aí que começa a zoologia exoplanetária.
E é onde estamos agora. Com milhares de exoplanetas no catálogo Kepler, as tendências começam a aparecer. Muitos planetas encontrados são gigantes gasosos como Júpiter, alguns ainda mais massivos. Muitos planetas do tamanho da Terra foram encontrados, obviamente, e muitos que são um pouco menores que Netuno.
Este novo catálogo mostra algo muito estranho, embora : Os astrônomos encontraram muitos planetas que têm aproximadamente o mesmo tamanho da Terra, até cerca de 1,5 vezes o nosso diâmetro. Mas então o número cai de repente. Quando você chega a planetas um pouco maiores do que o dobro do tamanho da Terra, os números aumentam novamente. Isso foi visto nos dados mais antigos, mas agora os dados estão completos o suficiente para mostrar que isso não é uma falha. É estatisticamente significativo; isto é, real.
Um histograma de tamanhos de exoplanetas: O número de planetas encontrados (eixo vertical) plotado contra o tamanho do planeta (eixo horizontal). Observe o diop entre 1 e 2 massas terrestres. A arte de dois exoplanetas é mostrada para comparação. Crédito: NASA / Ames / Caltech / Universidade do Havaí (B. J. Fulton)
Isso é muito interessante. Na extremidade inferior, chamamos esses planetas de super-Terras, e no tamanho superior eles são mini-Netuno (Netuno é cerca de 4 vezes mais largo que a Terra). Na verdade, em número, os mini-Neptunes são o tipo de planeta mais comum encontrado na amostra do Kepler!
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Isso também é interessante. Não temos uma super-Terra ou um mini-Netuno em nosso próprio sistema solar. Por algum motivo, os planetas mais comuns na galáxia não são encontrados ao redor de nosso Sol .
Isso está nos dizendo algo importante, embora não esteja claro o que é. Podemos adivinhar, no entanto. Os planetas se formam a partir de um disco giratório de material em torno de uma jovem estrela chamada disco protoplanetário . Os detalhes são complicados, mas em geral os grãos pequenos se formam primeiro e, em seguida, crescem à medida que colidem e aderem a outros grãos. Ao longo de milhões de anos, eles aumentam de tamanho para cerca de um quilômetro de diâmetro (os chamamos de planetesimais), e eles colidem para formar protoplanetas muito maiores, com cerca de mil quilômetros de largura.
Desenho que mostra a relação entre os planetas. Tudo a partir do disco protoplanetário; alguns crescem o suficiente para se tornarem gigantes gasosos, outros permanecem pequenos como a Terra. Mas alguns pequenos crescem para mini-Neptunes. Todos os três grupos de planetas são distintos. Crédito: NASA / Kepler / Caltech (T. Pyle)
Estes se tornam os núcleos de verdadeiros planetas como a Terra. Se o material acabar quando o protoplaneta atingir o tamanho da Terra, ele para de crescer. Mas se ainda houver coisas por aí, elas podem crescer ainda mais. Uma vez que atinge cerca de 1,5 vezes o diâmetro da Terra (o que lhe daria bem mais de 3 vezes a massa da Terra*), a gravidade fica forte o suficiente para começar a reter gases mais leves como hidrogênio e hélio. Este é um momento decisivo para o jovem planeta, porque há muito desse gás por aí. Ele pode crescer muito, saltando a lacuna para se tornar um mini-Netuno (pelo menos; ele pode crescer e se tornar um verdadeiro gigante gasoso como Saturno ou Júpiter também, mas estes são muito menos comuns do que mini-Netuno).
Pelo menos, esse é o pensamento atual. Mas se for verdade, por que não há nenhuma dessas super-Terras ou mini-Neptunes aqui, orbitando o Sol? Isso não está entendido. Abundam as hipóteses e uma delas trata de Júpiter. À medida que crescia, Júpiter teria interagido com o disco protoplanetário, migrando em direção ao Sol à medida que retirava material do disco. Ele agitou o disco ali, e qualquer protoplaneta se formando teria colidido uns com os outros, enviando fragmentos pelos ares. Muito disso foi lançado para fora do sistema solar interno, mas o que restou formou os planetas que vemos agora. Como havia menos material, os planetas de segunda geração que temos no sistema solar interno são menores. Depois disso, as interações gravitacionais com Saturno trouxeram Júpiter de volta, e temos o sistema que vemos agora.
Isso pode ou não estar correto; os astrônomos ainda estão nos estágios iniciais de descobrir isso! Apenas olhando para nosso próprio sistema solar, é difícil saber o que é. Comparar e contrastar é uma maneira excelente de descobrir as origens misteriosas e as dores do crescimento de nosso sistema local, e a boa notícia é que agora temos muitos outros sistemas planetários com os quais podemos comparar os nossos.
Este é um lembrete não tão gentil de um dos aspectos mais maravilhosos da astronomia: quando olhamos para o Universo, olhando e estudando os objetos, encontramos trilhões e trilhões de quilômetros de distância, descobrimos que entendemos nossa própria casa Melhor.
Se essa fosse a única razão pela qual fazíamos ciência, só isso já valeria a pena.
*A massa de um planeta depende de seu volume, e o volume aumenta conforme o cubo do raio. Portanto, um planeta 1,5 vezes mais largo que a Terra tem 1,5 x 1,5 x 1,5 = 3,4 a massa da Terra. Esta é uma estimativa aproximada, mas próxima o suficiente. A questão é que a gravidade é muito mais forte.
[Crédito da imagem superior: N ASA / JPL-Caltech ]
