Kepler descobre 26 novos exoplanetas em 11 sistemas extrasolares

Diagrama exibe os tamanhos relativos dos exoplanetas nos sistemas recém-confirmados, comparadndo-os com os planetas do nosso sistema (à esquerda, globos em azul). Crédito: NASA/Ames/Jason Steffen/Centro Fermilab para Astrofísica de Partículas

O programa Kepler (NASA) divulgou a descoberta de 11 sistemas solares com 26 exoplanetas. Com este anúncio, quase dobra o número de descobertas de exoplanetas a partir do observatório espacial Kepler e triplica o número de estrelas onde há mais de um planeta que transita ou passa na frente da sua estrela hospedeira. Além disso, estes novos sistemas vão ajudar os astrônomos no entendimento de como os planetas se originam.

Os 26 exoplanetas recém-descobertos orbitam próximos das suas respectivas estrelas e suas dimensões variam de 1,5 vezes o raio da Terra até diâmetros maiores que o de Júpiter. Quinze deles têm tamanhos inferiores ao de Netuno, Serão necessárias mais observações para tentar determinar quais deles são densos como a Terra, quais têm espessas atmosferas como Netuno ou são gigantes gasosos. Os períodos orbitais destes exoplanetas variam desde 6 até 143 dias (terrestres). Todos eles são corpos relativamente próximos de seus sóis, ou seja, residem a uma distância inferior a de Vênus ao nosso Sol.

Diagrama comparativo dos sistemas com múltiplos exoplanetas confirmados. Crédito: NASA/Ames/Dan Fabrycky/Universidade da Califórnia

Doug Hudgins, cientista membro do programa Kepler, Washington, EUA, afirmou:

Antes da missão Kepler nós conhecíamos cerca de 500 exoplanetas. Agora, depois de dois anos de operação, ao olhar para uma única zona do céu não muito maior que um punho à distância de um braço esticado, o observatório Kepler descobriu mais de 60 exoplanetas e mais de 2.300 indicadores da presença de candidatos a exoplaneta. Isto nos sugere que nossa Galáxia está possivelmente repleta de exoplanetas de todos os tamanhos e órbitas.

O telescópio espacial Kepler identifica os candidatos a exoplaneta ao observar e medir repetidamente a diminuição no brilho de cerca de 156.000 estrelas para detectar quando um destes passa em frente da sua estrela. Este trânsito gera uma pequena “sombra” na direção da Terra e é este cenário que o Kepler captura e armazena no extenso banco de dados para posterior processamento e análise.

Eric Ford, professor astronomia da Universidade da Flórida e autor líder do artigo que fala dos sistemas Kepler 23 e Kepler 24 explicou:

A confirmação de que uma pequena diminuição no brilho de uma estrela é causada especificamente pela passagem de um exoplaneta em frente da sua estrela hospedeira exige observações adicionais e análises demoradas. Verificamos a presença destes exoplanetas usando técnicas avançadas que aceleraram as descobertas.

Cada um dos novos sistemas extrassolares com exoplanetas confirmados contém entre dois e cinco planetas que transitam espaçadamente a sua estrela. Em sistemas mais fechados, a força gravitacional que os exoplanetas que exercem entre si faz com que um exoplaneta acelere e outro trave ao longo das suas órbitas. A aceleração faz com que o período orbital de cada planeta sofra pequenas mudanças. Assim, o Kepler detecta este efeito ao medir estas mudanças, chamadas de Variações Temporais de Trânsito (VTTs).

Felizmente, os sistemas exoplanetários com VTTs podem ser verificados sem necessitar muitas observações terrestres complementares, o que acelera a confirmação da presença de candidatos a exoplaneta. Além disso, a técnica de observação dos VTTs também aumenta a habilidade do Kepler de confirmar sistemas exoplanetários em torno de estrelas mais distantes e tênues.

Dan Fabrycky, membro do Hubble da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz e autor principal do artigo que confirma Kepler 29, 30, 31 e 32, esclareceu:

Ao cronometrar com precisão quando cada planeta transita a sua estrela, o Kepler detectou o puxão gravitacional que os exoplanetas exerciam entre si, dando suporte a comprovação de dez novos sistemas extra-solares com exoplanetas.

Ressonâncias orbitais

É interessante destacar que cinco dos novos sistemas (Kepler 25, Kepler 27, Kepler 30, Kepler 31 e Kepler 33) contêm um par de exoplanetas onde um deles tem o dobro do período orbital do outro (ressonância 1:2) [1]. E tem mais, em quatro dos sistemas (Kepler 23, Kepler 24, Kepler 28 e Kepler 32) encontramos pares em ressonância 2:3 [1], onde o exoplaneta exterior orbita duas vezes no tempo de três órbitas do exoplaneta interno.

“Estas configurações ajudam a ampliar nosso entendimento sobre as interações gravitacionais entre os exoplanetas”, destacou Jason Steffen, PhD de Brinson no Centro Fermilab para Astrofísica de Partículas em Batávia, Illinois, EUA, autor principal do estudo que confirma a presença de exoplanetas em Kepler 25, 26, 27 e 28.

O sistema com o maior número de exoplanetas neste anúncio é Kepler 33, uma estrela mais velha e mais massiva que o Sol. Kepler 33 tem cinco exoplanetas detectados, com tamanhos que variam entre 1,5 e 5 vezes o da Terra, todos são mundos quentes, localizados mais próximos da estrela mãe do que Mercúrio está do nosso Sol.

As propriedades de uma estrela fornecem pistas para a detecção de exoplanetas. A diminuição no brilho da estrela durante o trânsito e a duração do trânsito exoplanetário, combinados com as propriedades intrínsecas da sua estrela-mãe, apresentam uma assinatura discernível. Quando os astrônomos investigam candidatos a exoplaneta que exibem assinaturas semelhantes em torno da mesma estrela, a chance de qualquer um destes candidatos seja um falso positivo torna-se baixa.

Jack Lissauer, cientista planetário do Centro de Pesquisa Ames da NASA em Moffett Field, Califórnia, e autor líder do artigo sobre Kepler 33, afirmou:

O método usado para verificar os planetas de Kepler 33 mostra que a confiança global dos candidatos do Kepler a sistemas múltiplos é muito elevada. Esta é uma validação por multiplicidade.

Nota

[1] Uma ressonância orbital ocorre quando dois ou mais corpos em órbita exercem influência gravitacional um com o outro e a ressonância de Laplace é um tipo de ressonância orbital onde a razão do período orbital dos astros envolvidos possui apenas números inteiros (como 1:2:4) possuindo este nome em homenagem ao cientista francês que descobriu esta propriedade, Pierre-Simon Laplace. Um exemplo observado em nosso Sistema Solar é o período orbital que ocorre entre os satélites IoEuropa e Ganimedes, de Júpiter, que possuem uma ressonância de 1:2:4 entre si, ou seja, para cada uma órbita feita por Io, Europa leva duas vezes mais tempo e Ganimedes quatro vezes. Para saber sobre as luas galileanas mais leia aqui.

As lua galileanas e a ressonância de Laplace: Ganimedes leva 4 vezes mais tempo que Io para dar uma volta em Júpiter. Por sua vez, Europa leva o dobro do tempo de Io.

Fontes

NASA’s Kepler Announces 11 Planetary Systems Hosting 26 Planets

J Lissauer et al – Almost All of Kepler’s Multiple Planet Candidates are Planets, and Kepler 33 5-planet system

E Ford et al – Transit Timing Observations from Kepler: II. Confirmation of Two Multiplanet Systems via a Non-parametric Correlation Analysis

J Steffen et al – Transit Timing Observations from Kepler: III. Confirmation of 4 Multiple Planet Systems by a Fourier-Domain Study of Anti-correlated Transit Timing Variations

D Fabrycky et al – Transit Timing Observations From Kepler: IV. Confirmation Of 4 Multiple Planet Systems By Simple Physical Models

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8 comentários

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  1. O que me deixa confuso é o seguinte:
    A ressonancia não é um processo perigoso?Afinal ao estarem lado a lado um não acabaria por empurrar o outro um pouco para fora de sua orbita?Afinal quanto maior a masssa maior o empuxo gravitacional, não é?Se for assim aentão fatalmente eles iriam acabar assumindo uma orbita caótica no futuro.Peguemos o sistema kepler 33:Lá ha um gigante orbitando entre varios outros menores em orbitas extremamente pequenas entre si, agora como isso pode estar acontecendo sem que o grandao não tenha jogado os outros para fora?A estrela é mais velha que o sol, e todos estão em orbitas “apertadas”, e pra piorar tem um grandalhão lá no meio, agora como tais orbitas podem continuar estaveis com esse jogo de empurra empurra acontecendo?Isso que eu não consigo entender!

      • ROCA em 29/02/2012 às 16:42
        Autor

      A ressonância gravitacional minimiza o problema da ejeção (problema dos 3 corpos). É a solução natural para o equilíbrio das órbitas de corpos relativamente próximos.

  2. Ótimo artigo. “São 11 sistemas solares com 26 exoplanetas. ” Muito legal. E ainda virão novas surpresas fantasticas do Kepler. Suponho que receberemos brevemente noticia sobre exoplanetas similares a terra. Abraço à todos os amantes da astronomia e que olham pro céu.

      • ROCA em 04/02/2012 às 15:53
        Autor

      O programa Kepler ainda vai nos trazer belas surpresas!

  3. Eu fui até o link que você passou. Veja só: Em agosto de 2010 estavam comemorando a descoberta do primeiro sistema extrasolar contendo mais de um exoplaneta. Na verdade eram apenas dois planetas, em ressonância, e suspeitavam de um terceiro menor. E olha hoje, quase um ano e meio depois, a quantidade de sistemas extrasolares que o Kepler já revelou. Só na notícia deste post são onze ! E vêm mais por aí. É só questão de tempo.

    A respeito da Ressonância de Laplace, fiquei interessado e procurei pesquisar mais sobre ela. Descobri, por exemplo, neste link
    http://en.wikipedia.org/wiki/Orbital_resonance
    que há também uma ressonância de 2:3 entre Plutão e Netuno. E lá tem muito mais coisas sobre isso que eu ainda vou terminar de ler.

    Não tinha noção de como este fenômeno é realmente muito mais comum do que eu pensei. Preciso me informar mais. Vivendo e aprendendo…
    Grato por mais esta.

  4. A matemática é uma criação humana, assim como a física. Por isso mesmo, eu fico impressionado quando vejo leis criadas por estas ciências, serem obedecidas em períodos orbitais de sistemas planetários tão distantes. As Ressonâncias de Laplace, afinal, depois de todos estes exemplos, dão a entender que não são ocorrências tão raras no universo.

      • ROCA em 31/01/2012 às 10:06
        Autor

      De fato, para que a órbita de objetos massivos próximos entre si permaneça estável a ressonância de Laplace tem que fatalmente acontecer. Isto parece-me ser algo relativamente comum no Universo.

      Lembro que, antes nesta notícia, o time do Kepler já havia identificado isso no sistema Kepler 9 em 2010: http://eternosaprendizes.com/2010/08/28/inedito-kepler-revela-dois-exoplanetas-em-ressonancia-orbital-transitando-no-sistema-kepler-9/

  5. Será que tivemos tanta sorte no planeta terra, para a criação da vida como a conhecemos, que não existe nesta imensidão alguém como nós? ou parecido, ou até mesmo diferente? rs 😉 Energia-Albufeira/Algarve

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