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Exolua massiva, de tamanho similar ao da Terra, orbitando um exoplaneta gigante gasoso

O que é uma exolua?

Uma lua extra-solar, ou exolua, é um termo que se refere a um satélite natural que orbita um planeta extra-solar ou outro corpo extra-solar maior que o próprio objeto.

Até agora não foram descobertas luas extrasolares, mas sua existência tem sido prevista pelos astrônomos, orbitando diversos exoplanetas[2].

Quais são os métodos propostos de detecção de exoluas?

Apesar do grande sucesso no uso da ferramenta espectroscopia Doppler na estrela mãe[3] pelos caçadores de planetas, as exoluas não podem ser encontradas por essa técnica. Essa limitação ocorre uma vez que o espectro resultante da presença de um planeta com satélites tem comportamento idêntico ao de um ponto singular movendo-se em órbita da estrela mãe. Devido às restrições existentes nesse método, várias outras técnicas de observação têm sido propostas para a detecção de exoluas, a saber:

1. Captura direta da imagem
2. Análise do trânsito do exoplaneta
3. Espectroscopia Doppler do planeta hospedeiro
4. Medição do período do pulsar hospedeiro
5. Efeitos de variação no tempo no trânsito do exoplaneta hospedeiro

Captura direta da imagem

Obter uma imagem direta de um exoplaneta é extremamente difícil devido à enorme diferença de brilho entre os objetos e a pequena dimensão do planeta. Até 24 de novembro de 2008 apenas 11 exoplanetas em 9 istemas planetários já foram descobertos[8][9]. Esses problemas são potencializados em objetos menores como as exoluas.

Análise do trânsito do exoplaneta

Animação mostra Corot-7b em trânsito

Quando um exoplaneta passa em frente a sua estrela hospedeira, uma pequena diminuição na luz recebida pela estrela pode ser observada. Esse efeito, denominado ocultação, é proporcional ao quadrado do raio do planeta. Até 17 de março de 2009 foram catalogados 58 exoplanetas, detectados através dessa metodologia.

Os menores exoplanetas já descobertos pela técnica da análise do trânsito, até 17 de março de 2009, são Gliese 436 b e HAT-P-11 b, um pouco maiores que Netuno e Corot-7b que tem o dobro do diâmetro da Terra. Se considerarmos as exoluas que têm dimensões máximas comparáveis com as luas existentes no Sistema Solar, como Ganimedes (Júpiter) e Titã (Saturno), até mesmo o telescópio espacial Kepler, projetado especificamente para procura de exoplanetas, será incapaz de detectar corpos com essas dimensões. Contudo, exoluas com dimensões semelhantes ou superiores a da Terra, orbitando exoplanetas gigantes gasosos, maiores que Júpiter, poderão eventualmente serem detectadas por esse método.

Espectroscopia Doppler do planeta hospedeiro

O espectro dos exoplanetas tem sido parcialmente medido com sucesso em diversos casos, como HD 189733 b e HD 209458 b. A qualidade do espectro observado tem sido significativamente mais afetada pelo ruído que pelo espectro da estrela-mãe. Como resultado dessa técnica a qualidade espectral e a quantidade de informações recuperadas está muito abaixo do nível requerido para que seja realizada a espectroscopia Doppler do exoplaneta.

Medição do período do pulsar hospedeiro

Em 2008, Lewis, Sackett and Mardling[4] da Monash University, Austrália propuseram usar a medição do período do pulsar para detectar exoluas pertencentes a exoplanetas orbitando um pulsar. Os autores aplicaram seu método para examinar PSR B1620-26 b e descobriram que seria possível detectar-se uma exolua estável orbitando o pulsar, se a hipotética lua estivesse separada de seu planeta a 1/5 da distância entre o exoplaneta e seu pulsar e se a relação entre sua massa e a do planeta hospedeiro fosse maior que 5%.

Efeitos de variação no tempo de trânsito do exoplaneta hospedeiro

Comparação e conclusão

Na tabela abaixo estão inseridos os 5 métodos propostos e sua capacidade potencial de sucesso na detecção de exoluas:

Biblografia:

[1] “Position statement on the definition of a planet by the International International Astronomical Union“. International Astronomical Union.

[2] Canup, R. & Ward, W. (2006). “A common mass scaling relation for satellite systems of gaseous planets“. Nature 441: 834-839.

[3] “The Exoplanet Catalogue”. Jean Schneider

[4] Lewis K. M., Sackett P. S. & Mardling R. A. (2008). “Possibility of Detecting Moons of Pulsar Planets through Time-of-Arrival Analysis“. The Astrophysical Journal Letters 685 (2): L153-L156.

[5] “Hunting for Exoplanet Moons”. Centauri Dreams

[6] Kipping D. M.. “Transit timing effects due to an exomoon”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

[7] “Astrônomos começam a caça de exoluas orbitando exoplanetas”

[8] “Nova técnica permite a descoberta de exoplanetas em imagens antigas do acervo do telescópio Hubble”

[9] “Direct Imaging of Nearby Planets”. Centauri Dreams