É apenas um pontinho amarelo brilhante em um campo manchado de azul, mas essa imagem do planeta longínquo tem astrônomos espalhados porque é apenas isso: uma imagem. Lançado esta semana pela Gemini Planet Imager, essa visão nos permite olhar diretamente para um mundo jovem, semelhante a Júpiter, a cerca de 100 anos-luz de distância.
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Apesar dos inúmeros anúncios de exoplanetas novos e exóticos, incluindo muitos que supostamente se parecem muito com a Terra, a grande maioria dos mundos encontrados além do nosso sistema solar foram detectados apenas por meios indiretos. Quaisquer idéias sobre suas atmosferas, superfícies e capacidade de sustentar a vida são, por enquanto, especulação educada.
Bruce Macintosh, da Universidade de Stanford, e seus colegas esperam mudar tudo isso. Eles estão ampliando as fronteiras da tomada de imagens planetárias com o Gemini Planet Imager (GPI), um instrumento instalado em 2013 no telescópio Gemini South, no Chile. Na verdade, ver a luz de um planeta inteiro permite aos cientistas descobrir pistas químicas sobre sua composição e temperatura, ajudando a pintar uma imagem mais clara do mundo alienígena.
"Imagem direta é realmente a técnica do futuro", diz o coautor do estudo Sasha Hinkley, um astrônomo da Universidade de Exeter. "Para entender como são essas atmosferas, você precisa de espectroscopia, e imagens diretas são adequadas para isso."
Os exoplanetas de hoje são geralmente encontrados de duas maneiras. Quando o planeta se move através da face de sua estrela hospedeira como visto da Terra, ele altera a luz das estrelas que entra, isso é chamado de trânsito. Alternativamente, o método da velocidade radial procura uma estrela que balança ligeiramente em resposta à força de um planeta em órbita. Essa evidência indireta é responsável pela maioria dos quase 2.000 exoplanetas confirmados encontrados até o momento.
Apenas cerca de uma dúzia de exoplanetas foram vistos em imagens, e todos esses são mundos gasosos muito grandes que estão longe de suas estrelas. Por exemplo, o companheiro planetário de GU Piscium, descoberto em 2014, é de 9 a 13 vezes a massa de Júpiter e 2.000 vezes mais distante de sua estrela do que a Terra é do sol, levando cerca de 163.000 anos para completar uma órbita. Enquanto isso, o polêmico mundo Fomalhaut b está em uma órbita extremamente elíptica que o leva de 4, 5 bilhões de milhas de sua estrela a impressionantes 27 bilhões de milhas fora.
A estrela GU Piscium e seu planeta, GU Psc b, como visto em uma imagem combinada usando dados infravermelhos e visíveis do telescópio Gemini Sul e do Telescópio Canadá-França-Havaí. (O Observatório Gemini) O GPI foi projetado para ver planetas menores e mais próximos de suas estrelas. Utiliza óptica adaptativa, na qual pequenos motores alteram a superfície do espelho do telescópio até mil vezes por segundo. As mudanças na forma compensam o desfoque que acontece quando a luz de objetos distantes passa pela atmosfera da Terra, ajudando-a a localizar alvos menores. O instrumento também tem um coronógrafo, um dispositivo que bloqueia a luz de uma estrela para facilitar a visualização de planetas próximos.
Neste caso, GPI olhou para a estrela 51 Eridani e foi capaz de ver um planeta orbitando a cerca de 13 unidades astronômicas, mais que o dobro da distância entre Júpiter e nosso sol. A temperatura da superfície do planeta é de cerca de 800 graus Fahrenheit. É tão quente porque o sistema estelar tem apenas 20 milhões de anos e o planeta ainda está brilhando com o calor da formação. A equipe também foi capaz de ver que sua atmosfera é principalmente de metano, assim como a de Júpiter.
Estudar imagens de mundos como o de 51 Eridani b poderia ajudar a resolver mistérios da formação planetária, observa Macintosh. "Com 20 milhões de anos, ele ainda 'lembra' o processo", diz ele. Uma grande questão é se os planetas do tamanho de Júpiter se acumulam rapidamente - na escala de milhares de anos - ou se é um processo mais lento e constante de milhões ou dezenas de milhões de anos. Como Júpiter é tão grande e usa tanta massa, descobrir como ele surgiu e como ele é típico pode afetar os modelos de como outros tipos de planetas se formam.
Embora a imagem direta possa dar uma sensação de tamanho, ela não é tão boa para julgar a massa de um planeta, e ainda não pode resolver nada muito menor do que o nosso próprio Júpiter, a menos que a estrela esteja relativamente fraca e o planeta seja excepcionalmente brilhante. "Isso não vai fazer você planetas rochosos", diz Macintosh. "Isso é para a próxima geração [de telescópios]."
Enquanto isso, a GPI e um instrumento relacionado, o Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research (SPHERE) no Very Large Telescope no Chile, estão refinando a técnica e procurando por novos mundos que estão prontos para seus closes.
Enquanto a GPI vê apenas em infravermelho, a SPHERE também vai olhar as estrelas próximas para ver se consegue resolver os planetas sob luz visível, diz Julien Girard, astrônomo da equipe de operações do VLT. Não será capaz de ver outra Terra - que é provavelmente um trabalho para um telescópio espacial - mas vai provar que a resolução de tais planetas é possível, especialmente porque as tecnologias futuras conseguem um melhor contraste na luz que atinge os detectores dos telescópios, diz Girard. .
Hinkley, no entanto, acha que há uma boa chance de que um telescópio da próxima geração possa ser o primeiro a tirar uma foto de um planeta rochoso. "Os telescópios muito grandes que ficam disponíveis em dez anos, a classe de 30 e 40 metros, podem fazê-lo", diz ele.
Chegar a esse estágio pode depender de melhorias na óptica adaptativa, mas também pode significar focar no coronógrafo e melhorar a capacidade de bloquear a luz da estrela, diz Ben Montet, um Ph.D. candidato no Centro de Astrofísica de Harvard. "O desafio não é imaginar o fraco, mas bloquear a coisa brilhante ao lado dele", diz ele.
À medida que essas melhorias esperadas chegam à Internet, um sistema estelar próximo, como o Tau Ceti, que é semelhante ao nosso sol e a apenas 11 anos-luz de distância, seria um bom candidato para dar uma espiada. "É uma das primeiras coisas em que eu diria meu telescópio", diz Hinkley.
