TERÇA-FEIRA, 12 DE MARÇO DE 2013
(Astronomia
On Line - Portugal)
Astrónomos realizaram um reconhecimento remoto de um sistema
estelar distante com um novo sistema de imagem que analisa a luz ofuscante das
estrelas.
Usando um conjunto de instrumentos topo de gama e um software
chamado Project 1640, os cientistas recolheram as primeiras impressões digitais
químicas, ou espectro, dos quatro exoplanetas do sistema HR 8799, que orbitam a
128 anos-luz da Terra.
Uma descrição detalhada dos planetas - mostrando quão
drasticamente diferentes são de outros mundos conhecidos no Universo - foi
aceite Sexta-feira passada para publicação na revista The Astrophysical Journal.
"Uma imagem vale mais que mil palavras, mas um espectro
vale mais que um milhão," afirma Ben R. Oppenheim, o autor
principal,
curador adjunto e presidente do Departamento de Astrofísica
doMuseu Americano de História Natural.
Oppenheimer é o investigador principal do Project 1640, que usa
o telescópio Hale do Observatório Palomar na Califórnia.
O projecto envolve investigadores do Instituto de Tecnologia da
Califórnia, do JPL da NASA, da Universidade de Cambridge, da Universidade de Nova
York e do STScI (Space Telescope Science Institute), além da
equipa de Oppenheim no Museu.
Os planetas que giram em torno da estrela deste estudo, HR 8799,
já foram fotografados no passado.
Mas, além de uma medição parcial do planeta mais exterior no
sistema, a brilhante luz da estrela impossibilitou tentativas prévias de
estudar os planetas com espectroscopia, uma técnica que divide a luz de um objeto
nas suas componentes de cores - como um prisma que espalha a luz do Sol num
arco-íris.
Dado que cada químico, como por exemplo o dióxido de carbono,
metano, ou água, tem uma assinatura única de luz no espectro,
esta técnica é capaz de revelar a composição química da atmosfera de um planeta.
Com este sistema, os pesquisadores são os primeiros a determinar
o espectro de todos os quatro planetas em redor de HR 8799.
"É fantástico receber os espectros dos quatro planetas numa
única observação," afirma o co-autor Gautam Vasisht, astrónomo
do JPL (Jet Propulsion Laboratory).
Os resultados são "muito estranhos,", afirma Oppenheimer.
"Estes planetas quentes e vermelhos são diferentes de
qualquer outro objeto conhecido no nosso Universo.
Todos os quatro planetas têm espectros diferentes, e todos os
quatro são peculiares.
Os teóricos têm muito trabalho a fazer agora."
Uma das anormalidades mais impressionantes é o aparente desequilíbrio
químico.
A química básica prevê que a amónia e o metano coexistam
naturalmente em quantidades variáveis a menos que estejam em ambientes
extremamente frios ou quentes.
No entanto, os espectros dos planetas HR 8799, todos os quais
têm temperaturas
"mornas" que
rondam os 1000 K, ou têm metano ou amónia, com poucos sinais ou nenhuns dos
seus parceiros químicos.
Outros químicos podem também estar presentes, como o acetileno,
nunca descoberto até agora em exoplanetas, e o dióxido de
carbono.
Os planetas também são "mais vermelhos", o que
significa que emitem em comprimentos de onda mais longos, do que objectos
celestes com temperaturas semelhantes.
Isto pode ser explicado, dizem os autores, por cobertura
significativa, mas desigual, de nuvens sobre os planetas.
Com 1,6 vezes a massa e cinco vezes o brilho, a própria HR 8799
é muito diferente do nosso Sol.
O brilho da estrela pode variar até 8% durante um período de
dois dias e produz cerca de 1000 vezes mais radiação ultravioleta que o Sol.
Todos estes fatores podem afectar as impressões digitais
espectrais dos planetas, possivelmente induzindo meteorologia complexa e
neblinas que podem ser reveladas pelas mudanças periódicas nos espectros.
São necessários dados adicionais para explorar mais profundamente
as características invulgares deste sistema estelar.
"O espectro destes quatro mundos mostram claramente que são
demasiado tóxicos e quentes para sustentar vida como a conhecemos," afirma Ian Parry, co-autor
do estudo e professor do Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge.
"Mas o dado realmente excitante é que um dia, as técnicas
que desenvolvemos dar-nos-ão a primeira evidência segura da existência de vida
num planeta para lá do nosso Sistema Solar."
Além de revelar planetas únicos, a pesquisa estreia uma nova
capacidade de observar e rapidamente caracterizar sistemas exoplanetários de
forma rotineira, algo que iludiu os astrónomos até agora porque a luz que as
estrelas emitem é dezenas de milhões até milhares de milhões de vezes mais
brilhante que luz refletida pelos planetas.
Isto complica em muito a observação directa e a análise
exoplanetária: como Oppenheim diz, "é como tirar uma única foto de um arranha-céus num avião
que revela a altura do edifício,
bem como ao mesmo tempo obter uma imagem de uma elevação na
calçada da rua com uma diferença de altura de um par de bactérias."
O Project 1640 ajuda os cientistas a ultrapassar este
obstáculo,
afinando e escurecendo a luz de uma estrela.
Este avanço tecnológico envolve a operação coordenada de quatro
instrumentos principais: o sistema de ópticas adaptivas mais avançado do mundo,
que pode fazer milhões de pequenos ajustes nos dois espelhos de seis polegadas
do instrumento a cada segundo;
um coronógrafo que ofusca opticamente a estrela mas não
outros objetos no campo de visão; um espectrógrafo de imagem que grava
30 imagens num arco-íris de cores simultaneamente; e um
sensor de frente de onda especializado que distingue entre luz estelar
residual que se infiltra através do coronógrafo e a luz dos planetas,
permitindo com que os cientistas filtrem mais eficazmente a luz
estelar de fundo.
Em conjunto, o projecto produziu imagens de objectos celestes
entre 1 milhão e 10 milhões de vezes mais ténues do que a estrela no centro da
imagem, com apenas uma hora de observações.
É também capaz de medir o movimento orbital dos objectos.
"Os astrónomos são agora capazes de monitorizar céus
nublados em planetas extrasolares e, pela primeira vez, fizeram tais observações
em quatro planetas de uma só vez," afirma Maria Womack, diretora
do programa para a Divisão de Ciências Astronómicas do NSF (National
Science Foundation).
"Esta nova capacidade permite agora aos astrónomos fazer
comparações à medida que estudam as atmosferas, e talvez até mesmo padrões
meteorológicos, nos planetas."
Os investigadores estão já a recolher mais dados sobre este
sistema para procurar alterações nos planetas ao longo do tempo, bem como
estudando outras jovens estrelas.
Durante a sua pesquisa de três anos em Palomar, que começou em
Junho de 2012, o Project 1640 espera examinar 200 estrelas até cerca de 150
anos-luz do Sistema Solar.
"A variação nos espectros dos quatro planetas é realmente
intrigante," afirma Didier Saumon, astrónomo do LaboratórioNacional de Los Alamos
que não esteve envolvido no estudo.
"Talvez não deva ser muito surpreendente, dado que os
quatro planetas gasosos do sistema estelar são todos diferentes.
As centenas de exoplanetas conhecidos obrigaram-nos a ampliar o
nosso pensamento, e estes novos dados continuam a fazer exactamente isso."
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