Os cientistas que trabalham com dados da missão Kepler descobriram outros 18 mundos do tamanho da Terra. A equipe usou um método mais novo e mais rigoroso de vasculhar os dados para encontrar esses planetas. Entre os 18 está o menor exoplaneta já encontrado.
A missão Kepler foi muito bem-sucedida e agora conhecemos mais de 4.000 exoplanetas em sistemas solares distantes. Mas há um erro de amostragem compreendido nos dados do Kepler: era mais fácil para a sonda encontrar planetas grandes em vez de pequenos. A maioria dos exoplanetas Kepler são mundos enormes, próximos em tamanho aos gigantes de gás Júpiter e Saturno.
É fácil entender por que isso é assim. Obviamente, objetos maiores são mais fáceis de encontrar do que objetos menores. Mas uma equipe de cientistas na Alemanha desenvolveu uma maneira de vasculhar os dados de Kepler e eles descobriram 18 pequenos planetas do tamanho da Terra. Isso é significativo.
"Nosso novo algoritmo ajuda a desenhar uma imagem mais realista da população de exoplanetas no espaço".
Michael Hippke, Observatório Sonneberg.
Caso você não esteja familiarizado com as técnicas de caça ao planeta, e a espaçonave Kepler especificamente, ela usou o que é chamado de "método de trânsito" para encontrar planetas. Cada vez que um planeta passa na frente de sua estrela, isso é chamado de trânsito. Kepler foi afinado para detectar a queda na luz das estrelas causada pelo trânsito de um exoplaneta.
A queda na luz das estrelas é minúscula e muito difícil de detectar. Mas o Kepler foi construído para esse fim. A sonda Kepler, em combinação com observações de acompanhamento com outros telescópios, também pode determinar o tamanho do planeta e até obter uma indicação da densidade e de outras características do planeta.
Os cientistas suspeitavam fortemente que os dados do Kepler não eram representativos da população de exoplanetas devido ao viés de amostragem. Tudo se resume às especificidades de como o Kepler usa o método de trânsito para encontrar exoplanetas.
Como o Kepler examinou mais de 200.000 estrelas para detectar quedas na luz das estrelas causadas por exoplanetas em trânsito, grande parte da análise dos dados do Kepler tinha que ser feita por computadores. (Não há estudantes de pós-graduação em astronomia empobrecidos no mundo para fazer o trabalho.) Portanto, os cientistas confiaram em algoritmos para vasculhar os dados do Kepler em busca de trânsitos.
“Os algoritmos de pesquisa padrão tentam identificar quedas repentinas no brilho”, explica o Dr. René Heller, do MPS, primeiro autor das publicações atuais. “Na realidade, no entanto, um disco estelar parece um pouco mais escuro na borda do que no centro. Quando um planeta se move na frente de uma estrela, ele inicialmente bloqueia menos luz das estrelas do que no meio do tempo de trânsito. O escurecimento máximo da estrela ocorre no centro do trânsito, pouco antes de a estrela se tornar gradualmente mais brilhante novamente ”, explica ele.
Aqui é onde a detecção de exoplanetas fica complicada. Não apenas um planeta maior causa uma queda maior de brilho que um planeta menor, mas o brilho de uma estrela naturalmente também flutua, tornando os planetas menores ainda mais difíceis de detectar.
O truque para Heller e a equipe de astrônomos era desenvolver um algoritmo diferente ou talvez "mais inteligente" que levasse em conta a curva de luz de uma estrela. Para um observador como Kepler, o meio da estrela é o mais brilhante, e planetas grandes causam um escurecimento muito distinto e rápido da luz. Mas e na borda, ou galho, de uma estrela. Seria possível que trânsitos de planetas menores não fossem detectados naquela luz mais fraca?
Ao melhorar a sensibilidade do algoritmo de busca, a equipe conseguiu responder a essa pergunta com um convincente "sim".
"Na maioria dos sistemas planetários que estudamos, os novos planetas são os menores."
Kai Rodenbeck, Universidade de Göttingen, MPS.
"Nosso novo algoritmo ajuda a desenhar uma imagem mais realista da população de exoplanetas no espaço", resume Michael Hippke, do Observatório Sonneberg. "Este método constitui um avanço significativo, especialmente na busca de planetas semelhantes à Terra."
O resultado? "Na maioria dos sistemas planetários que estudamos, os novos planetas são os menores", disse Kai Rodenbeck, da Universidade de Göttingen, e co-autor do Instituto Max Planck de Pesquisa de Sistemas Solares. Eles não apenas encontraram outros 18 planetas do tamanho da Terra, como também encontraram o menor exoplaneta ainda, apenas 69% do tamanho da Terra. E o maior dos 18 tem quase o dobro do tamanho da Terra. Isso contrasta bastante com a maioria dos exoplanetas encontrados por Kepler, que estão na faixa de tamanhos de Júpiter e Saturno.
Esses novos planetas não são apenas pequenos, mas eles estão mais próximos de suas estrelas do que seus irmãos descobertos anteriormente. Portanto, o novo algoritmo não apenas fornece uma imagem mais precisa das populações de exoplanetas por tamanho, como também fornece uma imagem mais clara de suas órbitas.
Devido à proximidade de suas estrelas, a maioria desses planetas é abrasadora com temperaturas superficiais superiores a 100 graus Celsius e algumas superiores a 1.000 graus Celsius. Mas há uma exceção: um deles orbita uma estrela anã vermelha e parece estar na zona habitável, onde a água líquida pode persistir.
Pode haver mais exoplanetas menores ocultos nos dados do Kepler. Até agora, Heller e sua equipe só usaram sua nova técnica em algumas das estrelas examinadas por Kepler. Eles se concentraram em pouco mais de 500 estrelas Kepler que já eram conhecidas por hospedar exoplanetas. O que eles encontrarão se examinarem as outras 200.000 estrelas?
É um fato científico que cada método de medir algo tem um viés de amostragem inerente. É uma das restrições em qualquer estudo científico. A equipe por trás desse novo algoritmo de exoplaneta reconhece completamente que seu método também pode conter um viés de amostragem.
Planetas menores em órbitas mais distantes podem ter períodos orbitais muito longos. Em nosso Sistema Solar, Plutão leva 248 anos para completar uma órbita ao redor do Sol. Para detectar um planeta como esse, pode levar até 248 anos de observação antes de detectarmos um trânsito.
Mesmo assim, eles projetam que encontrarão mais de 100 outros exoplanetas do tamanho da Terra no restante dos dados do Kepler. São poucas, mas pode ser uma estimativa modesta, considerando que os dados do Kepler cobrem mais de 200.000 estrelas.
A força do novo algoritmo de busca se estenderá além dos dados do Kepler. Segundo o Prof. Dr. Laurent Gizon, Diretor Gerente do MPS, futuras missões de caça ao planeta também podem usá-lo para refinar seus resultados. “Este novo método também é particularmente útil para se preparar para a missão PLATO (Trânsitos e oscilações das estrelas da PLAnetary) a ser lançada em 2026 pela Agência Espacial Européia”, disse o Prof. Gizon.
A equipe publicou seus resultados na revista Astronomy and Astrophysics. O artigo deles é intitulado “Pesquisa de mínimos quadrados de trânsito. II Descoberta e validação de 17 novos planetas do tamanho de sub a super-Terra em sistemas multi-planetários da K2. ”
