Como são os 5 novos exoplanetas gigantes detectados pelo Kepler?

A missão Kepler descobriu 4 exoplanetas tipo-Júpiter e um tipo-Netuno

Os tamanhos dos 5 exoplanetas encontrados pela missão Kepler, comparados com Júpiter e a Terra. Crédito: NASA, Borucki et al.

A missão Kepler de caça de exoplanetas já está apresentando resultados precoces. As primeiras 6 semanas de observações através deste telescópio orbital investigador, combinadas com estudos complementares a partir de observatórios terrestres, já revelaram 5 novos mundos extrasolares: um objeto do tamanho de Netuno e 4 versões em baixa densidade de Júpiter. Todos os 5 corpos residem em distâncias exíguas de suas estrelas hospedeiras.

Estas descobertas aparentemente reforçam pistas a partir de observações anteriores de telescópios terrestres que as estrelas têm poucos exoplanetas próximos da estrela mãe com massa entre Saturno e Netuno, disse o cientista Dimitar Sasselov da missão Kepler, membro do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics em Cambridge, Massachusetts, EUA.

O cientista líder da missão Kepler, William Borucki do Ames Research Center da NASA em Mountain View, Califórnia, e seu time anunciaram suas descobertas em 04 de janeiro de 2010 no encontro de inverno da AAS (American Astronomical Society) em Washington, D.C. Em 07 de janeiro a revista Science irá publicar estes novos resultados.

Comparação do tamanho e temperatura dos exoplanetas em relação aos planetas do Sistema Solar. Crédito: NASA, Borucki et al.

Os astrônomos afirmam que os resultados precoces da missão estão em linha com o objetivo principal: encontrar planetas tipo-Terra em zonas habitáveis de seus sistemas. O Kepler que atua na detecção de exoplanetas através da gravação rotineira das pequenas variações da luminosidade das estrelas sempre que ocorre um trânsito orbital, ou seja, um objeto passa através da face de sua estrela mãe.

Lançado em março de 2009 e com duração esperada de 3½ anos, o observatório espacial Kepler “já provou que vai conseguir encontrar exoplanetas do tamanho da Terra”, disse Sara Seager do MIT, que faz parte do time. “Nós estamos ansiosos com os dados que estão chegando e com as descobertas do Kepler”.

O exoplaneta menos massivo encontrado pelo Kepler nestas observações iniciais (Kepler 4b) é 43% mais massivo que Netuno e tem um diâmetro e densidade praticamente idênticos aos de Netuno e também de GJ 436b (exoplaneta em trânsito encontrado pelo satélite CoRoT em 2009).

Embora Kepler 4b seja banhado por 800.000 vezes mais radiação de sua estrela hospedeira que Netuno ou GJ 436b, todos os 3 objetos tem tamanho similar. Isto sugere que Kepler 4b tem uma estrutura mais densa, com uma maior quantidade de rocha em relação à água ou um menor grau da presença dos gases hidrogênio e hélio, relataram Borucki e seu time.

As curvas de luminosidade dos 5 exoplanetas durante o trânsito. Crédito: NASA, Borucki et al.

Nenhum destes 5 exoplanetas descobertos tem alguma chance de serem habitados. Todos têm temperaturas tão quentes quanto a lava líquida e dois deles, Kepler 5b e Kepler 8b, residem tão próximos da suas estrelas que suas temperaturas medias são altas o suficiente para derreter o ferro.

Curiosamente, os 4 ‘júpiteres-quentes’ descobertos têm densidades bem mais baixas que as previstas para tais planetas gigantes gasosos. Um destes, o Kepler 7b tem uma das densidades mais baixas já encontradas em algum planeta extrasolar, 0,17 gramas/cm³. Esta é a densidade do isopor (poliestireno). Borucki lembra que a densidade de Júpiter é 1,33 g/cm³, ligeiramente maior que a da água, mas Júpiter orbita muito mais distante do Sol que Kepler 7b o faz em relação a sua estrela mãe.

Densidades dos exoplanetas, dos planetas do Sistema Solar versus suas massas (em escalas logarítimicas). Crédito: NASA, Borucki et al.

Embora o telescópio espacial Kepler tenha começado sua operação em maio de 2009, sua habilidade de encontrar uma variedade de exoplanetas em trânsito já levou os astrônomos considerarem algo que não tem conseguido detectar: um exoplaneta menos massivo que Júpiter mais bem mais massivo que Netuno (Saturno tem cerca de 30% da massa de Júpiter). No modelo padrão de formação planetária, disse Sasselov, a receita para gerar um planeta gigante similar a Júpiter ou Saturno requer que um núcleo rochoso ou de gelo várias vezes mais massivo que a Terra se agregue dentro do disco planetário em volta da estrela jovem. Apenas um núcleo tão massivo consegue absorver a vasta quantidade de hidrogênio e hélio necessária a formação de um gigante gasoso tipo Júpiter (318 vezes a massa da Terra) ou Saturno (95 vezes a massa da Terra). Se o núcleo planetário se forma atrasado, a estrela já terá agregado a maior parte do hidrogênio e hélio do disco e um planeta menor, tipo Netuno (17 vezes a massa da Terra) ou Urano (14,5 vezes a massa da Terra), irá ser gerado.

As 5 descobertas da missão Kepler e os demais exoplanetas conhecidos. Crédito: NASA

Os resultados do Kepler podem estar indicando uma “clara separação em como se formam os gigantes gasosos como Saturno e Júpiter, e como se forma os demais planetas feitos principalmente de materiais mais densos, como Urano e Netuno”, disse Sasselov.

Seager disse que, por agora, os dados ainda não são conclusivos. “Trata-se de uma sugestão instigante”, ela disse, “Kepler será capaz de eliminar esta idéia ou confirmá-la quando divulgarmos o próximo lote de descobertas de exoplanetas”.

Na apresentação feita no evento da AAS, Borucki informou que Kepler já identificou mais de 100 objetos candidatos a exoplanetas. Seu time está agora analisando este conjunto de dados para determinar quais deles são efetivamente planetas extrasolares.

A análise da velocidade radial das estrelas hospedeiras ajuda a confirmar as descobertas, descartando os 'falso-positivos'. Crédito: NASA

Assim relatou Luis Lopes do AstroPT, resumindo o que foi encontrado e o que vêm por aí:

Esta a análise inicial incidiu sobre dados recolhidos durante os primeiros 43 dias da missão. Desta análise resultaram 175 possíveis trânsitos dos quais 50 foram seguidos resultando nos 5 exoplanetas agora anunciados. Restam ainda 125 candidatos por analisar. Entretanto o observatório acumulou já 8 meses de dados. É assim de esperar que estes 5 planetas correspondam ao início de uma colheita farta para o Kepler.

Neste diagrama podemos ver os tipos comuns de ocorrências de trânsitos 'falso-positivos', que devem ser descartados. Para saber mais como isto funciona, dê um click nesta imagem e leia o artigo "O Trigo e o Joio" de Luis Lopes no AstroPT. Crédito: NASA

Fontes e referências

Science: Kepler space telescope finds its first extrasolar planets por Ron Cowen

Universe Today: Kepler Discovers Planets-like Objects Hotter Than Stars por Nancy Atkinson

Space.com: Kepler Planet-Hunting Mission Finds 5 New Lightweight Worlds por Andrea Thompson

The Register: NASA’s Kepler telescope finds 5 new planets

Science Daily: Five New Exoplanets Discovered By NASA’s Kepler Space Telescope

NASA: NASA’s Kepler Space Telescope Discovers its First Five Exoplanets

AstroPT:

• Os Primeiros Planetas do Kepler
• O Trigo e o Joio

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