Nossa primeira sequência de conversas sobre exoplanetas está chegando ao final e agora eu queria mostrar pra você como encontrar um exoplaneta.
Este texto tem conexão direta com uma publicação que eu fiz no meu Instagram.
Lá eu mencionei quatro métodos principais de detecção de exoplanetas, mas aqui neste texto eu decidi fazer mais e te mostrar um quinto mais popular, que é a astrometria.
Inclusive, se você veio direto do Instagram eu recomendo que você, depois de terminar este texto, leia também Exoplanetas: do Passado ao Presente e Os Exoplanetas São Todos Iguais?
5 RECEITAS
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Vou contar agora quais são as 5 maneiras principais de encontrar um exoplaneta.
Trânsito Planetário
Em 11 de novembro de 2019 aconteceu um evento muito interessante: o mais recente trânsito de Mercúrio.¹
Mercúrio, assim como Vênus, é um planeta interno, ou seja, é um planeta que está orbitando o Sol numa trajetória elíptica menor que a feita pelo planeta Terra, o que eventualmente, pela nossa perspectiva, faz com que eles cruzem a nossa linha de visada para o Sol.
Esse cruzamento na linha de visada acontece com a Lua também na fase de Lua Nova.
Como ela está bem próxima de nós, percebemos esses trânsitos de maneira muito mais evidente e os chamamos de eclipses solares totais ou parciais.
Falando agora dos exoplanetas, quando um deles cruza a linha de visada que um observador tem de uma estrela qualquer, é possível detecta-lo.
E como isso funciona?
O trânsito faz com que a luz da estrela seja obstruída periódica e parcialmente; então o observador nota a diminuição de brilho quando um gráfico que mostra curva de luz dela é avaliado.
Quando o trânsito ocorre, parte da luz da estrela cruza a atmosfera e é possível determinar parte da composição atmosférica do planeta.
Se a curva de luz da estrela se mantém por muito tempo abaixo da linha de brilho natural, significa que o planeta fica mais tempo cruzando a linha de visada, ou seja, tem uma órbita distante da estrela.
Quando essa variação tem curta duração, significa que o planeta tem uma órbita mais próxima à sua estrela mãe.²
Quando existe mais de um planeta orbitando a estrela observada, então a curva de luz apresenta mais de uma redução de luz periódica.
Vídeo 3: Aqui é possível ver o comportamento do gráfico de luz em função do tempo quando há mais de um exoplaneta na linha de visada orbitando a estrela observada. Fonte: NASA.
Velocidade Radial
VELOCIDADE RADIAL
O método de velocidade radial é um método bem sucedido para encontrar exoplanetas e é bem utilizado para a confirmação de detecções realizadas de outras formas.
As descobertas mediante a velocidade radial se dão porque as estrelas fazem um movimento semelhante a um bamboleio.
Esse bamboleio é causado pela influência gravitacional que os planetas tem sobre as estrelas.
Enquanto a estrela bamboleia, mesmo que de maneira muito suave, ela acaba fazendo um movimento de afastamento e aproximação de nós.
Quando uma fonte emissora de ondas, sejam elas mecânicas ou eletromagnéticas, se movimenta em relação ao observador, as ondas que a fonte emite chegam ao observador com uma frequência diferente.
Quando a variação de frequência está relacionada com o movimento, é chamada de Efeito Doppler.³
Figura 3: Neste giff está representado como que as cores se relacionam com a variação da frequência em ondas eletromagnéticas. Quando a frequência é mais baixa, o tom tende a ser avermelhado. Quando a frequência é mais alta, o tom tende a ser azulado. Fonte: NASA
Som e Luz
Para o som, o Efeito Doppler é facilmente percebido quando uma ambulância com a sirene ligada se aproxima de nós, passa por nós e depois se afasta de nós.
À medida que a ambulância se aproxima o som vai ficando mais agudo, porque a frequência da chegada de ondas sonoras aumenta.
E quanto mais se afasta, vai ficando mais grave, porque a frequência da chegada das ondas sonoras diminui.
Com as ondas eletromagnéticas, o comportamento das frequências é um pouco diferente: Elas não precisam de meio para se propagar.
Avaliando a luz que chega da estrela, quando a estrela se afasta a frequência diminui e o espectro dela apresenta um desvio avermelhado.
É o redshift.
Quando a estrela se aproxima do observador, a frequência aumenta e o espectro dela tende a apresentar um desvio para o azul.
É o blueshitf.4
Imageamento Direto
Olhar diretamente para o Sol é um crime à visão.
Olhar diretamente para o Sol é um crime à visão.
Para que olhemos de maneira correta para o Sol, é preciso fazer isso utilizando instrumentos adequados e bem rapidamente.
Não podemos olhar para o sol com óculos escuros, muito menos com lentes ou telescópios, sob o risco de cegueira definitiva.
Em plena luz do dia, é muito difícil ver alguma coisa além da atmosfera, porque a luz do sol ilumina nosso céu de um jeito tão dominante que é difícil percebermos a luz de outra coisa além da dele.
Quando os eclipses solares totais acontecem, a luz solar fica bloqueada de chegar em algumas regiões da superfície da Terra e algumas estrelas ou planetas podem ser observados mais facilmente.
Bloquear ou não a luz solar que está chegando no nosso planeta faz toda a diferença na interação da vida na Terra e no que conseguimos enxergar no céu.
Quer um exemplo?
Considerando um período de 24h sem nenhuma nuvem no céu, quantas estrelas você enxergará durante o dia e quantas você verá à noite?
Mudando um pouco do foco da conversa agora, os planetas não emitem luz visível própria, mas refletem a luz de sua estrela mãe.
Levando em consideração a grande distância entre nós e as estrelas que vemos no céu, para ver diretamente os exoplanetas é preciso eclipsar as estrelas.
Ou seja, é preciso tapar a estrela para que seja possível ver um exoplaneta, dessa maneira, em sua órbita.
Essa técnica de Imageamento Direto é pouco explorada ainda para este objetivo e há quem espere que ela se torne uma ferramenta muito utilizada para encontrar e caracterizar os planetas extra solares.
Microlentes Gravitacionais
MICROLENTES GRAVITACIONAIS
Desde que Newton descreveu como a aceleração da gravidade funciona uma outra pergunta gritante surgiu: O que a gravidade é, afinal?
No começo dos estudos escolares da Mecânica, seja no ensino médio ou até antes, somos ensinados que a aceleração da gravidade é uma força.
Uma solução para a pergunta que fiz 2 parágrafos atrás foi dada pelo físico alemão Albert Einstein, ao afirmar que a gravidade é na verdade uma alteração física no tecido do espaço-tempo.5
De um jeito bem sucinto, um corpo massivo altera a estrutura do espaço-tempo de tal maneira que é capaz de alterar a direção da luz.
Quando um corpo massivo, uma estrela ou um exoplaneta, cruza a linha de visada entre o observador e uma outra estrela, o brilho da estrela de fundo aumenta abruptamente e de maneira bem repentina.
De acordo com os picos da curva de luz é possível saber algumas características físicas do objeto que cruzou a linha de visada e descobrir se é um exoplaneta ou não.
Uma característica desse método é que não precisa esperar os períodos de translação.
Isso significa que basta que a linha de visada seja cruzada uma única vez para que seja possível encontrar um exoplaneta.
Astrometria
ASTROMETRIA
O método que faz as “medidas dos astros” compara a posição no céu de uma estrela em relação a algumas outras próximas a ela.
Seu efeito se assemelha ao que é avaliado no método de velocidade radial, só que a variação é comparada com outras estrelas.
Há um problema em utilizar telescópios terrestres neste método porque a turbulência atmosférica causa o desvio da luz que chega das estrelas.
A correção é feita por uma técnica chamada de ótica adaptativa, presente em grandes telescópios, mas a maioria dos telescópios instalados não estão equipados com essa ferramenta.
Pra que tudo isso?
Talvez você esteja se perguntando sobre a razão de procurarmos exoplanetas, já que não temos como pessoalmente chegarmos lá, nem agora nem num futuro próximo.
E talvez também você se faça essa mesma pergunta para várias outras pesquisas que estão classificadas na grande área das Ciências da Natureza.
Respondendo apenas em relação à busca pelos exoplanetas, todo o avanço das máquinas fotográficas e filmadoras se deram graças à busca pelo melhor entendimento do céu.
A medida que a necessidade de ver melhor o céu à nossa volta aumentava, crescia também a produção de aparelhos e instrumentos que faziam registros do céu de maneira mais nítida, com o intuito de suprir essas necessidades dos astrônomos.
E essa evolução acabou se refletindo também em aparelhos para registros de momentos marcantes na vida das pessoas.
Essa reflexão invadiu tanto o cotidiano das pessoas que hoje vivemos uma vida cercada de fotografias de paisagens naturais, de obras construídas, das pessoas famosas e de gente comum.
Hoje quase todo mundo tem um celular com câmera.
Se hoje temos câmeras fotográficas de alta performance instaladas em celulares, e se temos webcans já plugadas em nossos computadores e laptops, é porque em algum momento a astronomia impulsionou, a duros custos, a produção destes instrumentos.
O que precisamos fazer, afinal?
Fomente pesquisas em Ciências e Tecnologia.
Apoie pesquisas em Ciências e Tecnologia.
Apoie pesquisas em Astronomia.
Sempre que olhamos o universo afora, aprendemos um pouco mais sobre o que existe dentro de nós mesmos.
Referências
REFERÊNCIAS
1. (INPE), I. N. DE P. E. TRÂNSITO DE MERCÚRIO. Disponível em: <http://www.inpe.br/transito-mercurio/>. Acesso em: 18 out. 2021.
2. NASA. TRANSIT METHOD – SINGLE PLANET. Disponível em: <https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/#/2>. Acesso em: 18 out. 2021.
3. HALLIDAY, DAVID; RESNICK, ROBERT; WALKER, J. FUNDAMENTOS DA FÍSICA – VOLUME II – GRAVITAÇÃO, ONDAS E TERMODINÂMICA. 9a ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora LTDA, 2012.
4. SCHNEIDER, P. EXTRAGALACTIC ASTRONOMY AND COSMOLOGY – AN INTRODUCTION. 2a ed. Bonn, Alemanha: SPRINGER, 2014.
5. NASA. GRAVITATIONAL MICROLENSING. Disponível em: <https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/#/4>. Acesso em: 18 out. 2021.
Figuras
FIGURAS
1. EDUCAÇÃO, M. TRÂNSITO DE MERCÚRIO. Disponível em: <https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/transito-venus-mercurio.htm>. Acesso em: 18 out. 2021.
2. M. DRUCKMÜLLER, P. ANIOL, K. DELCOURTE, P. HORÁLEK, L. C. / E. IMPRESSÃO ARTÍSTICA / ECLIPSE TOTAL 2019. Disponível em: <https://www.eso.org/public/images/eso1822a/>. Acesso em: 18 out. 2021.
3. NASA. RADIAL VELOCITY. Disponível em: <https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/#/1>. Acesso em: 18 out. 2021.
Vídeos
1. NASA. TRANSIT METHOD – SINGLE PLANET. Disponível em: <https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/#/2>. Acesso em: 18 out. 2021.
2. NASA. TRANSIT METHOD – DIFFERENT PLANET SIZES. Disponível em: <https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/#/2>. Acesso em: 18 out. 2021.
3. NASA. TRANSIT METHOD – MULTIPLE PLANETS. Disponível em: <https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/#/2>. Acesso em: 18 out. 2021
4. NASA. RADIAL VELOCITY. Disponível em: <https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/#/1>. Acesso em: 18 out. 2021.
5. NASA. DIRECT IMAGING. Disponível em: <https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/#/3>. Acesso em: 18 out. 2021.
6. NASA. GRAVITATIONAL MICROLENSING. Disponível em: <https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/#/4>. Acesso em: 18 out. 2021.
7. NASA. ASTROMETRY. Disponível em: <https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/#/4>. Acesso em: 18 out. 2021.
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