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Detecção da atmosfera de um planeta extra-solar
Muito antes do início da detecção, em 1995, dos primeiros planetas extra-solares
em órbita
em torno de estrelas da sequência principal semelhantes ao Sol, pelo método das
velocidades
radiais, O. Struve propôs, em 1952, que tais planetas se poderiam detectar por meio de
medições fotométricas das variações na luminosidade da estrela provocadas pelo
trânsito do
planeta frente ao disco estelar. A principal desvantagem do método é exigir uma
configuração geométrica especial. Com efeito, o eclipse parcial da estrela
provocado pelo
trânsito de um dos seus planetas só pode ser observado quando o plano da órbita é
aproximadamente perpendicular ao plano da esfera celeste. A vantagem do método
está no facto
de permitir detectar planetas com massas e raios orbitais próximos dos da Terra se
se atingirem
precisões fotométricas ordem de uma parte em 100000.
Contudo, a primeira detecção de um trânsito de um planeta extra-solar foi feita
apenas em
2000, por David Charbonneau e independentemente por G. W. Henry na estrela HD 209458,
situada a
150 anos-luz na constelação de Pegasus. Este planeta foi descoberto em 1999 pelo
método da
velocidade radial, ou seja, através da detecção, por meio do efeito Doppler, do
movimento
orbital da estrela em torno do centro de massa do sistema formado pela estrela e planeta.
Trata- -se de um planeta com uma órbita aproximadamente circular com excentricidade
de 0.02, com
pequeno raio, igual a 0.046 unidades astronómicas, um período de 3.5 dias e uma
massa aproximadamente igual a 70
% da massa de Júpiter. É o único planeta extra-solar entre os
cerca de 80 já observados, cujo plano de órbita é aproximadamente perpendicular
à esfera
celeste. Através da análise da curva de variação de luminosidade da estrela
durante um trânsito é possível concluir que o raio do planeta é cerca de 1.3
vezes o raio
de Júpiter. Com estimativas da massa e do raio obtém-se uma densidade muito baixa
de 0.38
gcm, inferior à densidade de Saturno, o que indica ser um planeta gigante
gasoso
predominantemente formado por hidrogénio. Para além de todas estas informações, foi
ainda
possível, recentemente, fazer a primeira detecção e análise química da atmosfera
deste
planeta. As observações foram feitas utilizando o telescópio espacial Hubble por uma
equipa
de investigadores liderada por David Charbonneau do Instituto de Tecnologia da
Califórnia e do
Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica, em conjunto com Timothy Brown do Centro
Nacional de
Pesquisa Atmosférica e outros colegas. Durante vários trânsitos sucessivos do
planeta,
fez-se a análise da luz emitida pela estrela com o espectrómetro do Hubble, o Space
Telescope Imaging Spectrograph - STIS. O espectro da estrela é perturbado pela luz que
atravessa e é filtrada através da atmosfera do planeta. Comparando o espectro da
estrela
com o espectro durante um trânsito foi possível identificar a presença de
sódio na
atmosfera do planeta. Esta técnica de observação é muito promissora porque
poderá no
futuro ser utilizada na detecção de outros elementos e compostos nas atmosferas dos
planetas
extra-solares, especialmente de gases característicos de atmosferas capazes de suportar
formas de vida semelhantes à que existe na Terra, ou seja, baseadas na química do
carbono.
A detecção simultânea de HO e O na atmosfera de um planeta extra-solar,
que se
encontre na zona habitável (intervalo de distâncias à estrela nas quais a água
pode
existir no estado líquido na superfície dos planetas), é actualmente considerada
como
reveladora de uma apreciável actividade fotossintética e é, portanto, um
indicativo da
provável presença de vida nesse planeta. A descoberta de David Charbonneau e do
seu grupo
abriu, pois, caminho para a observação e análise química das atmosferas dos
planetas
extra-solares e aproximou-nos um pouco mais da possibilidade de detectar vida
extra-terrestre.
Fig. Detecção da atmosfera do planeta extra-solar. O
painel superior mostra o trânsito do planeta com a consequente diminuição do
brilho da
estrela. O painel inferior ilustra a técnica usada para a detecção da absorção do
sódio pela atmosfera do planeta. Cortesia NASA. .
Prof. Doutor Filipe Duarte Santos
Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa