Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert
Desde a descoberta do marco em 1992 de dois planetas orbitando uma estrela fora do nosso Sistema Solar, milhares de novos mundos foram adicionados a uma lista crescente de ‘exoplanetas’ na galáxia da Via Láctea.
Aprendemos muitas coisas com este vasto catálogo de mundos alienígenas orbitando estrelas alienígenas. Mas um pequeno detalhe se destaca. Não encontramos nada como o nosso próprio Sistema Solar.
Isso levou alguns a concluir que nossa estrela doméstica e sua ninhada poderiam ser atípicas de alguma forma – talvez o único sistema planetário desse tipo.
Por extensão, isso pode significar que a própria vida é um caso atípico; que as condições que formaram a Terra e sua química auto-replicante formadora de vida são difíceis de replicar.
Se você está apenas olhando para os números, as perspectivas são sombrias. Por uma grande margem, os exoplanetas mais numerosos que identificamos até agora são de um tipo não conhecido por serem propícios à vida: gigantes e subgigantes, do tipo gás e talvez gelo.
A maioria dos exoplanetas que vimos até agora orbitam suas estrelas muito de perto, praticamente abraçando-as; tão perto que suas temperaturas escaldantes seriam muito mais altas do que a faixa de habitabilidade conhecida.
É possível que, à medida que formos pesquisando, as estatísticas se equilibrem e vejamos mais lugares que nos lembram nossa própria vizinhança. Mas a questão é muito mais complexa do que apenas olhar para números. A ciência dos exoplanetas é limitada pelas capacidades de nossa tecnologia. Mais do que isso, nossa impressão da verdadeira variedade de mundos alienígenas corre o risco de ser limitada por nossa própria imaginação.
O que realmente existe na Via Láctea, e além, pode ser muito diferente do que realmente vemos.
Expectativas e como frustrá-las
A ciência dos exoplanetas tem um histórico de subverter as expectativas, desde o início.
“Se você voltar ao mundo em que cresci quando criança, só conhecíamos um sistema planetário”, disse o cientista planetário Jonti Horner, da Universidade do Sul de Queensland, ao ScienceAlert.
“E então esse era o tipo de suposição implícita, e às vezes a suposição explícita, de que todos os sistemas planetários seriam assim. Você teria planetas rochosos perto da estrela que seriam bem pequenos, você teria gigantes gasosos muito longe da estrela que eram bem grandes. E é assim que os sistemas planetários seriam.”
Por esse motivo, os cientistas demoraram um pouco para identificar um exoplaneta orbitando uma estrela da sequência principal, como o nosso Sol. Supondo que outros sistemas estelares fossem como o nosso, os sinais reveladores de planetas pesados puxando suas estrelas levariam anos para serem observados, assim como nossos próprios gigantes gasosos levam anos para completar uma órbita.
Com base em períodos tão longos de uma única medição, não parecia valer a pena vasculhar uma história relativamente curta de observações de muitas estrelas para filtrar conclusivamente um outro sistema estelar de sequência principal.
Quando finalmente observaram, o exoplaneta que encontraram não era nada do que esperavam: um gigante gasoso com metade da massa (e duas vezes o tamanho) de Júpiter orbitando tão perto de sua estrela hospedeira que seu ano é igual a 4,2 dias e sua atmosfera queima a temperaturas de cerca de 1.000 graus Celsius.
Desde então, aprendemos que esses planetas do tipo ‘Júpiter Quente’ não são esquisitos. Na verdade, eles parecem relativamente comuns.
Sabemos agora que há muito mais variedade na galáxia do que vemos em nosso sistema doméstico. No entanto, é importante não presumir que o que podemos detectar atualmente é tudo o que a Via Láctea tem a oferecer. Se existe algo parecido com o nosso próprio Sistema Solar, é muito provável que esteja além de nossas capacidades de detecção.
“Coisas como o Sistema Solar são muito difíceis de encontrar, estão um pouco além de nós tecnologicamente no momento”, disse Horner.
“É muito improvável que planetas como a Terra sejam detectados em qualquer uma das observações que fizemos até agora. É muito improvável que você consiga encontrar Mercúrio, Vênus, Terra e Marte em torno de uma estrela como o Sol.”
Como encontrar um planeta
Sejamos perfeitamente claros: os métodos que usamos para detectar exoplanetas são incrivelmente inteligentes. Atualmente, existem dois que são os principais do kit de ferramentas de detecção de exoplanetas: o método de trânsito e o método de velocidade radial.
Em ambos os casos, você precisa de um telescópio sensível a mudanças muito pequenas na luz de uma estrela. Os sinais que cada um procura, no entanto, não poderiam ser mais diferentes.
Para o método de trânsito, você precisará de um telescópio que possa manter uma estrela fixa em sua visão por um período prolongado de tempo. É por isso que instrumentos como o Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA baseado no espaço são tão poderosos, capazes de cobrir um segmento do céu por mais de 27 dias sem serem interrompidos pela rotação da Terra.
O objetivo desses tipos de telescópios é detectar o sinal de um trânsito – quando um exoplaneta passa entre nós e sua estrela hospedeira, como uma pequena nuvem bloqueando alguns raios de sol. Essas quedas de luz são minúsculas, como você pode imaginar. E um blip no sinal é insuficiente para inferir com confiança a presença de um exoplaneta; há muitas coisas que podem ofuscar a luz de uma estrela, muitas das quais são eventos pontuais. Múltiplos trânsitos, especialmente aqueles que exibem periodicidade regular, são o padrão-ouro.
Portanto, exoplanetas maiores que estão em períodos orbitais curtos, mais próximos de suas estrelas do que Mercúrio está do Sol (alguns muito, muito mais próximos, em órbitas de menos de uma semana terrestre), são favorecidos nos dados.
O método da velocidade radial detecta a oscilação de uma estrela causada pela atração gravitacional do exoplaneta enquanto ele gira em sua órbita. Um sistema planetário realmente não orbita uma estrela, mas dança com ela em um movimento coordenado. A estrela e os planetas orbitam um centro de gravidade mútuo, conhecido como baricentro. Para o Sistema Solar, esse é um ponto muito, muito próximo da superfície do Sol, ou um pouco acima dele, principalmente devido à influência de Júpiter, que tem mais que o dobro da massa de todos os outros planetas combinados.
Ao contrário do evento “se você piscou, perdeu” de um trânsito, a mudança na posição da estrela é uma mudança contínua que não requer monitoramento constante para ser percebida. Podemos detectar o movimento de estrelas distantes orbitando seus baricentros porque esse movimento muda sua luz devido a algo chamado efeito Doppler.
À medida que a estrela se move em nossa direção, as ondas de luz que vêm em nossa direção são levemente comprimidas, em direção à extremidade mais azul do espectro; à medida que se afasta, as ondas se estendem em direção ao extremo mais vermelho. Uma ‘oscilação’ regular na luz da estrela sugere a presença de um companheiro orbital.
Novamente, os dados tendem a favorecer planetas maiores que exercem uma influência gravitacional mais forte, em órbitas mais curtas e próximas de suas estrelas.
Além desses dois métodos proeminentes, é possível ocasionalmente obter imagens diretamente de um exoplaneta enquanto ele orbita sua estrela. Embora seja uma coisa extremamente difícil de fazer, pode se tornar mais comum na era JWST.
De acordo com o astrônomo Daniel Bayliss, da Universidade de Warwick, no Reino Unido, essa abordagem revelaria uma classe de exoplaneta quase oposta à variedade de órbita curta. Para ver um exoplaneta sem ser inundado pelo brilho de sua estrela-mãe, os dois corpos precisam ter uma separação muito ampla. Isso significa que a abordagem de imagem direta favorece planetas em órbitas relativamente longas.
No entanto, exoplanetas maiores ainda seriam vistos com mais facilidade por esse método, por razões óbvias.
“Cada um dos métodos de descoberta tem seus próprios vieses”, explicou Bayliss.
A Terra, com seu ciclo de um ano ao redor do Sol, fica entre os extremos orbitais favorecidos por diferentes técnicas de detecção, acrescenta ele, então “encontrar planetas com uma órbita de um ano ainda é muito, muito difícil”.
O que há lá fora?
De longe, o grupo mais numeroso de exoplanetas é uma classe que nem está representada no Sistema Solar. Esse é o mini-Netuno – exoplanetas envoltos em gás que são menores que Netuno e maiores que a Terra em tamanho.
A maioria dos exoplanetas confirmados estão em órbitas muito mais curtas que a Terra; na verdade, mais da metade tem órbitas de menos de 20 dias.
A maioria dos exoplanetas que encontramos orbitam estrelas solitárias, muito parecidas com o nosso Sol. Menos de 10% estão em sistemas multiestrelas. No entanto, a maioria das estrelas na Via Láctea são membros de sistemas multiestelares, com estimativas de até 80% vistas em uma parceria orbitando pelo menos uma outra estrela.
Pense nisso por um momento, no entanto. Isso significa que os exoplanetas são mais comuns em torno de estrelas individuais – ou que os exoplanetas são mais difíceis de detectar em torno de várias estrelas? A presença de mais de uma fonte de luz pode distorcer ou obscurecer os sinais muito semelhantes (mas muito menores) que estamos tentando detectar de exoplanetas, mas também pode ser argumentado que os sistemas multiestelares complicam a formação de planetas de alguma forma.
E isso nos traz de volta para casa, de volta ao nosso Sistema Solar. Por mais estranho que o lar pareça no contexto de tudo o que encontramos, pode não ser nada incomum.
“Acho que é justo dizer que na verdade existem alguns tipos muito comuns de planetas que estão faltando em nosso Sistema Solar”, disse Bayliss.
“Super-Terras que se parecem um pouco com a Terra, mas têm o dobro do raio, nós não temos nada parecido. Não temos esses mini-Netunos. Portanto, acho justo dizer que existem alguns planetas muito comuns que não vemos em nosso próprio Sistema Solar.
“Agora, se isso torna nosso Sistema Solar raro ou não, acho que não iria tão longe. Porque pode haver muitas outras estrelas que têm um conjunto de planetas do tipo do Sistema Solar que ainda não vemos.”
Pertos de serem descobertos
Os primeiros exoplanetas foram descobertos há apenas 30 anos orbitando um pulsar, uma estrela completamente diferente da nossa. Desde então, a tecnologia melhorou e muito. Agora que os cientistas sabem o que procurar, eles podem criar maneiras cada vez melhores de encontrá-los em torno de uma maior diversidade de estrelas.
E, à medida que a tecnologia avança, também avança nossa capacidade de encontrar mundos cada vez menores.
Isso significa que a ciência dos exoplanetas pode estar prestes a descobrir milhares de mundos escondidos de nossa visão atual. Como aponta Horner, na astronomia, há muito mais coisas pequenas do que coisas grandes.
As estrelas anãs vermelhas são um exemplo perfeito. Elas são o tipo mais comum de estrela na Via Láctea – e são minúsculas, com cerca de metade da massa do Sol. Elas são tão pequenas e escuras que não podemos vê-las a olho nu, mas representam até 75% de todas as estrelas da galáxia.
No momento, quando se trata de entender estatisticamente os exoplanetas, estamos operando com informações incompletas, porque existem tipos de mundos que simplesmente não podemos ver.
Isso está fadado a mudar.
“Tenho a sensação incômoda de que, se você voltar daqui a 20 anos, verá as declarações de que os mini-Netunos são o tipo mais comum de planeta com tanto ceticismo quanto olharia para as declarações do início da década de 1990 que dizia que você só teria planetas rochosos próximos à estrela”, disse Horner ao ScienceAlert.
“Agora, posso muito bem estar errado. É assim que a ciência funciona. Mas meu pensamento é que, quando chegarmos ao ponto em que pudermos descobrir coisas do tamanho da Terra e menores, descobriremos que há mais coisas que são do tamanho da Terra e menores do que coisas do tamanho de Netuno.”
E talvez descubramos que nosso pequeno e estranho sistema planetário, em todas as suas peculiaridades e maravilhas, não está tão sozinho no cosmos, afinal.
