Kepler: missão K2 confirma a descoberta da mais 100 exoplanetas

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Impressão artística do Observatório Espacial Kepler – créditos: NASA/JPL

Um time internacional de astrônomos descobriu e confirmou uma pletora de novos mundos através da missão K2 do observatório espacial caçador de exoplanetas Kepler da NASA. Entre as descobertas, que somaram 197 candidatos iniciais a exoplaneta, os astrônomos confirmaram a existência de 104 exoplanetas. Entre os objetos confirmados está um sistema estelar composto por quatro exoplanetas, os quais têm a possibilidade de serem mundos rochosos.

Os recém descobertos quatro exoplanetas, de 20% a 50% maiores do que a Terra em diâmetro, orbitam a anã vermelha (classe espectral M) K2-72, situada a 181 anos-luz de distância do Sol na direção da constelação de Aquário. A estrela hospedeira tem menos de metade do tamanho do Sol e é bem menos brilhante. Os períodos orbitais dos exoplanetas variam entre 5,5 e 24 dias. Dois deles podem ter níveis de irradiação [da sua estrela] comparáveis aos da Terra. Apesar das suas órbitas curtas, mais próximas da estrela hospedeira do que Mercúrio está do Sol, a possibilidade de que a vida possa surgir em um exoplaneta em torno de uma estrela deste tipo não pode ser descartada, segundo autor líder Ian Crossfield, membro do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona, EUA.

Os cientistas descobriram esse apanhado extraordinário de exoplanetas através da combinação dos dados do Kepler com as observações de acompanhamento por telescópios terrestres, incluindo o telescópio Gemini Norte e o Observatório W. M. Keck, ambos no Havaí, além do APF (Automated Planet Finder), dos Observatórios da Universidade da Califórnia e do LBT (Large Binocular Telescope) operado pela Universidade do Arizona. As descobertas foram publicadas na Série Suplementos da revista The Astrophysical Journal.

Tanto o Kepler como a sua missão K2 descobrem novos exoplanetas através da medição da queda sutil no brilho de uma estrela durante um trânsito, ou seja, quando a variação no brilho estelar é provocada pela passagem de um exoplaneta à frente da sua estrela. Na sua missão inicial, o Kepler investigou apenas uma zona fixa do céu no hemisfério norte (na direção das constelações de Cygnus e Lira, com cerca de 165.000 estrelas observadas), determinando a frequência de exoplanetas cujo tamanho e temperatura podem ser semelhantes à da Terra em órbita de estrelas parecidas com o nosso Sol. Durante a missão prolongada original Kepler perdeu a sua capacidade de olhar permanentemente para a sua área de estudo original na direção de Cygnus e Lira, mas uma brilhante solução de contorno (ver diagrama abaixo) deu nova vida ao telescópio, em uma missão renovada que tem provado ser cientificamente frutífera.

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A ilustração é uma concepção que mostra como a pressão solar pode ser usada para equilibrar nave espacial Kepler da NASA, mantendo o telescópio estável o suficiente para continuar a acompanhar estrelas distantes na busca por exoplanetas. Em maio de 2013, Kepler perdeu a segunda de suas quatro rodas de reação que funcionavam como giroscópios, encerrando a coleta de dados da missão original. Uma nova missão (K2) foi criada para continuar busca do Kepler por outros mundos e introduziu novas oportunidades para observar aglomerados estelares, estrelas jovens e velhos, galáxias ativas e supernovas. Usando o Sol e as duas rodas de reação giroscópicas remanescentes operacionais, os engenheiros espaciais desenvolveram uma técnica inovadora para estabilizar e controlar a nave espacial em todas as três direções de movimento. Esta técnica usa o Sol como a ‘terceira roda’ para controlar a direção a apontar pelo telescópio espacial. Para atingir a estabilidade necessária, a orientação da nave espacial deve ser quase paralela à sua órbita em torno do Sol, que é ligeiramente deslocada da eclíptica, o plano orbital da Terra. O plano da eclíptica define a banda do céu em que se encontram as constelações do zodíaco. K2 estuda uma parte específica do céu por até 83 dias, até que seja necessário girar a nave espacial para evitar a luz solar de entrar no telescópio. Cada órbita ou ano é composta por aproximadamente 4,5 períodos de observações únicas ou campanhas astronômicas.

Depois da correção do problema, o Kepler começou a sua nova missão K2, que tem proporcionado um campo de visão eclíptico com maiores oportunidades para observatórios terrestres tanto no hemisfério norte como no sul. Adicionalmente, a missão K2 é inteiramente conduzida por uma ampla gama ampla de cientistas, isto é, os alvos de estudo são propostos pela comunidade científica.

Uma vez que cobre uma região mais abrangente dos céus, a missão K2 é capaz de observar uma maior fração de estrelas mais frias e menores (anãs vermelhas). A razão disso é que as anãs vermelhas são muito mais comuns na Via Láctea do que as estrelas similares ao nosso Sol.

Ian Crossfield explicou:

Como analogia poderíamos dizer que o Kepler realizou um estudo demográfico na missão original, enquanto que a missão K2 tem foco nas estrelas brilhantes e próximas com tipos diferentes de exoplanetas. A missão K2 nos permite aumentar o número de estrelas pequenas e vermelhas a estudar por um fator de 20, incrementando significativamente o número de ‘estrelas de cinema astronômicas’, as quais constituem os melhores sistemas para um estudo mais aprofundado.

Para validar os candidatos a exoplaneta identificados pela missão K2, os pesquisadores capturaram imagens de alta-resolução das estrelas hospedeiras, bem como espectroscopia ótica de alta-resolução. Ao dispersar a luz estelar como um prisma, os espectrógrafos permitem aos cientistas inferirem as propriedades física de uma estrela, tais como sua massa, raio e temperatura. Assim, a partir dessas informações, as propriedades de quaisquer exoplanetas em órbita também podem ser inferidas.

Estas observações representam um passo natural desde a missão K2 até as outras missões importantes que serão levadas a cabo no futuro da NASA: o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) e o Telescópio Espacial James Webb.

Steve Howell, cientista do projeto da missão K2 no Centro de Pesquisa Ames da NASA em Moffett Field, Califórnia, EUA, concluiu:

Esta nova lista de exoplanetas validados fornecida pela missão K2 destaca o fato de que o estudo alvo de estrelas brilhantes e próximas, ao longo da eclíptica, está fornecendo muitos exoplanetas novos e interessantes. Estes alvos permitem com que a comunidade científica faça acompanhamento e caracterização, fornecendo algumas joias para o primeiro estudo pelo Telescópio Espacial James Webb, que talvez nos possa dizer mais sobre as atmosferas dos exoplanetas.