Nosso sistema solar é apenas um pequeno vislumbre douniverso em constante expansão<
Muitos desses novos planetas são muito diferentes deaqueles que giram em torno de nosso Sol e até mesmo a arquitetura de sistemas exoplanetários tem pouca semelhança com a nossa. Com o passar do tempo, uma enorme quantidade de informações foi encontrada em alguns desses mundos distantes. O que é ainda mais notável é a rapidez com que o campo da pesquisa exoplanetária cresceu em um período de tempo relativamente curto.
Exoplanetas - o que são?
Um exoplaneta é um planeta além do nossoSistema solar. O exoplaneta gira em torno de sua estrela - um análogo de nosso sol. Junto com a estrela, um ou mais exoplanetas formam um sistema solar como o nosso. A distância do planeta mais próximo à estrela hospedeira pode ser mais ou menos do que a de Mercúrio, e planetas distantes podem estar localizados mais longe do que Saturno e Plutão e ser maiores do que Júpiter - de uma forma ou de outra, um exoplaneta, um ou mais de um sistema solar com sua estrela.
Quais são os “outros” sistemas solares?
- Um sistema com um ou mais planetas.
- Um sistema com duas estrelas e um planeta.
- Um sistema com planetas que podem ter as condições adequadas para a estabilidade da água em sua superfície, necessárias para o componente de vida como o conhecemos.
Como os exoplanetas são pesquisados?
Em 2006, a primeira espaçonave foi lançada.a missão dedicada à pesquisa exoplanetária é uma missão chamada CoRoT. Poucos meses após o lançamento, o CoRoT descobriu seu primeiro planeta, o quente Júpiter, orbitando uma estrela parecida com o sol. Nos anos seguintes, o CoRoT colocou a exploração exoplanetária do espaço em uma base sustentável com a detecção constante de planetas incomuns.
Quando a missão Kepler, da Nasa, foi lançada em 2009, o número de planetas conhecidoscomeçou a crescer." Kepler é o observatório espacial da NASA, um telescópio orbital com um fotômetro ultrassensível projetado especificamente para procurar exoplanetas.
Os métodos de detecção de exoplanetas estão se tornando mais precisos.
Método Doppler(velocidades radiais, velocidades radiais). Os primeiros planetas encontrados orbitando estrelas semelhantes ao Sol foram descobertos usando este método.Uma única estrela desprovida de um sistema planetário teria seu centro de gravidade localizado no centro da estrela.No entanto, à medida que o planeta orbita a estrela, o centro de gravidade do sistema estrela-planeta se afasta docentro da estrela, fazendo com que a estrela "balançasse" para frente e para trás do ponto de vista do observador, como estrelas e estrelas.Mudanças sutis na velocidade radial (linha de visão) da estrela podem, em princípio, ser medidas para mostrar a presença de planetas invisíveis.
Método Doppler(velocidades radiais, velocidades radiais)
Método de trânsitopermite que telescópios meçam a aurora para confirmar a presença de planetas ao redor da estrela, como cada vez que um planeta passa na frente de uma estrela,Mudanças cíclicas no brilho indicam o trânsito de um planeta entre a Terra e uma estrela.
Método de trânsito
Astrometriaé um método que detecta o movimento de uma estrela medindo com precisão sua posição no céu.Este método também pode ser usado para identificar planetasem torno de uma estrela, medindo pequenas mudanças em sua posição à medida que ela oscila em torno do centro de massa do sistema planetário.
Astrometria
Descubra commicrolente de gravidadeocorre quando o campo gravitacional de uma estrela deforma o espaço-tempo, o que dobra a luzUma estrela distante está atrás de nós.o efeito só é visível se as duas estrelas estiverem alinhadas com a Terra.Se uma estrela que atua como lente tem um planeta, o campo do planeta podetêm um efeito pequeno, mas perceptível.
Microlente gravitacional
A detecção direta de exoplanetas é baseada em imagens de alta resolução e alto contraste usando ótica adaptativa.
Quantos exoplanetas existem no Universo? O que eles são?
No final de 2019, foi encontrado e confirmadomais de 4.000 exoplanetas. Alguns são tão massivos quanto Júpiter, mas orbitam muito mais perto de sua estrela do que Mercúrio está do nosso sol. Outros exoplanetas são rochosos ou gelados e muitos simplesmente não têm análogos em nosso sistema solar.
Na maior parte, os exoplanetas são compostos do mesmoos próprios elementos que constituem os planetas em nosso sistema solar, embora com diferentes equilíbrios composicionais que dão a cada exoplaneta suas qualidades distintas. Existem quatro classificações principais de exoplanetas, incluindo mundos semelhantes a Netuno, mundos com planetas como Júpiter quente, mundos com superterras e mundos com planetas semelhantes à Terra.
Super-Terras
A Super-Terra é um planeta com massa de 1 a 10 massas terrestres. A classificação da super-terra se refere apenas à massa do planeta, mas não diz nada sobre suas condições de superfície ou adequação para a vida.
A Terra à esquerda e a impressão do artista da super Terra à direita. Crédito: NASA / JPL-Caltech
As primeiras superterras, dois exoplanetas com massas quatro vezes maiores que a da Terra, foram descobertas em órbita ao redor do pulsar PSR B1257 12 em 1992.
A primeira super-Terra em torno de uma estrela principalA sequência foi descoberta por uma equipe liderada por Eugenio Rivera em 2005. Ele orbita Gliese 876 e foi designado Gliese 876 d (dois gigantes gasosos do tamanho de Júpiter foram descobertos anteriormente neste sistema). O planeta tem uma massa estimada de 7,5 massas terrestres e um período orbital muito curto de apenas cerca de 2 dias. Devido à proximidade de Gliese 876 d com sua estrela hospedeira anã vermelha, Gliese 876 d pode ter uma temperatura superficial de 430–650 Kelvin (156,85–376,85 °C) e pode suportar água líquida.
Foi a primeira anã vermelha a terdescobriu um sistema planetário. Provavelmente, planetas gigantes massivos são geralmente atípicos para essas estrelas. Desde então, dezenas de superterras foram descobertas, com uma massa de apenas 1,9 massas terrestres.
Em Abril de 2007, os cientistas anunciaram a descoberta de duas novas super-Terras em torno de Gliese 581, no limite da zona habitável da estrela, onde pode ser possível existir água líquida à superfície.
Gliese 581 com uma massa de pelo menos 5 massasA Terra e a distância até sua estrela de até 11 milhões de km (0,073 unidades astronômicas) está localizada na fronteira "quente" da zona habitável. Estudos subsequentes mostraram que o Gliese 581 c provavelmente sofreu um enorme efeito estufa, o mesmo que Vênus.
Os astrônomos sugeriram que as super-terras poderiam sermais geologicamente ativo do que nosso planeta, e experimenta uma tectônica mais vigorosa devido a placas mais finas que estão sob maior estresse. Aqueles que procuram por vida alienígena ficam maravilhados com as superplanadas devido à possibilidade de que possam ser rochosas e possivelmente habitadas, ao contrário dos gigantes gasosos.
Mini netuno
Mini Netuno (às vezes conhecido como gásplaneta anão ou planeta de transição) é um exoplaneta, de 2 a 10 massas terrestres com densidade inferior a 1. Planetas deste tipo são menores que Urano (14,5 massas terrestres) e Netuno (17,1 massas terrestres).
Mini-neptuno é uma anã gasosa com líquidoo oceano é cercado por uma espessa atmosfera de hidrogênio e hélio e um pequeno núcleo rochoso. Embora uma descoberta recente tenha mostrado que o minineptuno, que todos pensavam como planetas gasosos, poderia ser super-Terras com um núcleo rochoso rodeado por água supercrítica. A água assume esse estado em pressões e temperaturas muito altas.
Planetas em tamanho e massa entre a Terra eNetuno não existe em nosso sistema solar, mas eles parecem ser comuns em outras partes do universo. Eles são um cruzamento entre os planetas rochosos do nosso sistema solar e seus gigantes de gelo. Como resultado, os astrônomos foram capazes de analisar a atmosfera de um desses mundos distantes "médios", que são conhecidos como a classe "mini-netuno". Os resultados da revisão por pares foram anunciados em 2 de julho de 2019 e publicados na Nature Astronomy em 1 de julho de 2019.
Mini netuno - planeta Gliese 3470 b - giratórioem torno de sua estrela - uma anã vermelha. O planeta pesa aproximadamente 12,6 massas terrestres, tornando-o muito mais massivo que a Terra, mas menos massivo que Netuno em nosso sistema solar (17 massas terrestres). Se você colocar Gliese 3470 b em nosso sistema solar, ele se encaixaria perfeitamente entre a Terra e Netuno em termos de tamanho. Acredita-se que o planeta tenha um grande núcleo rochoso enterrado sob uma atmosfera profunda e esmagadora de hidrogênio e hélio.
Esta ilustração de artista mostraestrutura interna teórica do exoplaneta GJ 3470 b. É diferente de qualquer outro planeta do sistema solar. Pesando 12,6 massas terrestres, o planeta é mais massivo do que a Terra, mas menos massivo do que Netuno. Ao contrário de Netuno, que está a 3 bilhões de milhas do Sol, GJ 3470 b pode ter se formado muito perto de sua estrela anã vermelha como um objeto rochoso seco. Em seguida, puxou gravitacionalmente o hidrogênio e o hélio gasoso do disco circunstelar para criar uma atmosfera densa. O disco se espalhou há muitos bilhões de anos e o planeta parou de crescer. A figura inferior mostra uma unidade com a qual o sistema se parecia há muito tempo. Cortesia da NASA / ESA
No entanto, os cientistas periodicamente fazem a pergunta: Gliese 3470 b é um mini-netuno na forma em que é mencionado agora ou é uma super-terra?
Outro exemplo de mini-Netuno -Kepler-11f temuma massa de 2,3 massas terrestres e uma densidade de 0,69, a mesma de Saturno, que tem uma massa de 95 Terras. Estas propriedades de classe, este exoplaneta está na categoria de mini-Netunos ou anãs gasosas, que possuem um oceano líquido cercado por uma espessa atmosfera de hidrogênio e hélio e um pequeno núcleo rochoso.
Júpiteres quentes
Júpiteres quentes são planetas gigantes gasosos comcom um período de circulação inferior a 10 dias. O curto período significa que os Júpiteres quentes estão muito próximos de suas estrelas hospedeiras. Eles estão tipicamente a menos de 0,1 unidade astronômica de distância, o que é um décimo da distância da Terra ao Sol. Júpiteres quentes dominaram as descobertas planetárias por pelo menos uma década porque são mais fáceis de encontrar usando a velocidade radial (Doppler) e métodos de trânsito.
Júpiteres quentes são enormes planetas gigantes gasosos que orbitam seus sóis a uma curta distância da Terra-Sol em nosso sistema solar. Crédito: ESA
De acordo com modelos modernos de formação planetária,Júpiteres tecnicamente quentes não deveriam existir. Um gigante gasoso não pode se formar tão perto de sua estrela porque a gravidade, a radiação e o vento estelar intenso devem impedir que o gás grude.
No entanto, eles existem; dos mais de 4.000 exoplanetas confirmados descobertos até agora, até 337 podem ser Júpiteres quentes.
Uma solução possível é quejúpiteres quentes se formam ainda mais onde os materiais de construção são suficientes e então migram para suas posições atuais. A migração de Júpiteres quentes pode ser desencadeada por uma variedade de mecanismos. Acredita-se que o motivo seja o desequilíbrio das correntes no disco protoplanetário. Alguns cientistas acreditam que as órbitas do quente Júpiter são excitadas a uma excentricidade muito alta (uma característica numérica da órbita de um corpo celeste, que caracteriza a "compressão" da órbita).
No entanto, uma nova pesquisa apresentada emA 233ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Seattle confirma uma ideia que contradiz ideias anteriores sobre a formação de planetas, mas que está a ganhar impulso neste campo.
Planetas gigantes que giram em tornosuas estrelas podem ter se formado em um local próximo a seus sóis em alguns dias, em vez de se formarem à distância e posteriormente migrarem em direção à estrela.
Trabalho publicado em 5 de outubro de 2018 no TheAstrophysical Journal Letters mostra que esses planetas gigantes, chamados de Júpiteres quentes, podem se formar em um lugar próximo às estrelas e permanecer lá por toda a vida sem evaporar.
Discos protoplanetários que formam planetasao redor das estrelas jovens há um buraco no meio criado pelo campo magnético da estrela. Uma nova pesquisa mostrou que o limite interno do disco pode formar planetas gigantes gasosos sem exigir que eles se formem ainda mais e migrem. Crédito: NASA / JPL-Caltech
Em 2017, um mundo semelhante a Júpiter foi descoberto.tão quente que o planeta é vaporizado pela sua própria estrela. Com uma temperatura diurna superior a 4.315,556°C (4.600 Kelvin), KELT-9b é um planeta mais quente que a maioria das estrelas. Mas a sua estrela azul do tipo A, chamada KELT-9, é ainda mais quente – na verdade, é provável que esteja a desintegrar o planeta através da evaporação.
O conceito deste artista mostra o planeta.KELT-9b orbitando sua estrela principal, KELT-9. É o planeta gigante gasoso mais quente descoberto até agora. Crédito: NASA / JPL-Caltech
Em 2019, um novo recorde foi estabelecido entreórbitas de Júpiteres quentes. De acordo com o estudo, um gigante gasoso chamado NGTS-10b orbita sua estrela tão perto que completa uma revolução em 18,4 horas. A descoberta torna este sistema solar um incrível laboratório para estudar as interações das marés entre uma estrela e um exoplaneta gigante perigosamente próximo.
Análogos da terra
Antes da pesquisa científica e do estudo dos planetas extrasolaresesta possibilidade da existência de planetas como a Terra só foi discutida na filosofia e na ficção científica. O princípio da mediocridade sugere que planetas como o nosso devem ser comuns no universo, enquanto a hipótese de uma Terra única sugere que eles são extremamente raros. Os milhares de sistemas estelares exoplanetários descobertos até agora são muito diferentes do nosso sistema solar, ao mesmo tempo que confirmam a hipótese de uma Terra única.
Os filósofos observam que o tamanho do universo é talque deve haver um planeta quase idêntico em algum lugar. Em um futuro distante, os humanos podem usar a tecnologia para produzir artificialmente um análogo da Terra por terraformação. A teoria do multiverso sugere que um análogo da Terra poderia existir em outro universo, ou mesmo ser uma versão diferente da própria Terra em um universo paralelo.
De acordo com um estudo datado de 4 de novembro de 2013, podeexistem 40 milhões de planetas do tamanho da Terra orbitando suas estrelas em zonas habitáveis da Via Láctea. O planeta mais próximo pode estar a 12 anos-luz de distância. Astrônomos forneceram resultados com base em dados da missão Kepler.
As descobertas científicas desde a década de 1990 influenciaram muito o campo da astrobiologia, os modelos de habitabilidade planetária e a busca por inteligência extraterrestre (SETI).
Onde procurar vida?
Nós só conhecemos um planeta que tema vida é a Terra. E em nosso planeta, a água é o componente mais importante da vida como a conhecemos. Embora os astrônomos ainda não tenham certeza se há vida em outros planetas, eles restringem a busca por mundos potencialmente habitáveis usando vários critérios.
Uma vez que nosso conceito de vida é a Terra, os astrônomosprocurando planetas com características semelhantes a ela. Como, por exemplo, água líquida. Mas um objeto celestial só pode girar tão perto (como Mercúrio) ou tão longe (como Plutão) de sua estrela que a água primeiro evapora ou congela em sua superfície, do que a vida pode se formar lá. A zona habitável é a faixa de distâncias com as temperaturas certas para manter a água do planeta líquida. Os cientistas esperam que as descobertas em zonas habitáveis, como os planetas do tamanho da Terra, Kepler-186f, nos levem à água - e um dia à vida alienígena.
A zona habitável está no meio. Crédito: NASA
Se a vida puder ser encontrada em qualquer lugar, então provavelmente serão exoplanetas na zona habitável.
O futuro da pesquisa de exoplanetas: principais missões e objetivos
JWST (James Webb Space Telescope)
Missão do Telescópio Espacial NASA / ESA / CSAO lançamento de James Webb em 2021 proporcionará novas possibilidades revolucionárias para a observação de exoplanetas e suas atmosferas. Com um conjunto de quatro instrumentos operando em comprimentos de onda infravermelhos, Webb usará vários métodos para estudar esses corpos extrasolares.
Observações espectroscópicas altamente sensíveis de planetas em trânsito - com características semelhantes em termos de tamanho e massa - darão início a uma era de ciência planetária comparativa para exoplanetas.
Impressão artística de Webb. Crédito: ESA, NASA, S. Beckwith (STScI) e equipe HUDF, Northrop Grumman Aerospace Systems / STScI / ATG medialab
Webb irá caracterizar atmosferas de exoplanetascapturando os espectros de absorção, reflexão e emissão em comprimentos de onda infravermelhos para planetas abrangendo a faixa de tamanho de superterras a gigantes gasosos. Tirará vantagem do fato de que as moléculas da atmosfera dos exoplanetas têm um grande número de características espectrais nesses comprimentos de onda, fornecendo aos observadores um rico conjunto de ferramentas de diagnóstico, muitas das quais não disponíveis na Terra.
Webb também será capaz de renderizar diretamentealguns exoplanetas jovens e massivos orbitando mais longe de sua estrela-mãe do que a maioria em trânsito. Três das ferramentas de Webb têm recursos de imagem de alto contraste (em dois casos, isso é feito com um coronógrafo) para minimizar o brilho da estrela-mãe e simplificar a imagem do planeta. As observações com vários filtros infravermelhos fornecerão muitas informações sobre esses planetas, suas propriedades e seus mecanismos de formação.
PLATO
Missão ESA PLATO (Trânsitos Platários eOscilações das estrelas) deve começar em 2026. PLATO visa descobrir e caracterizar um grande número de novos sistemas planetários extra-solares, procurando centenas de milhares de estrelas brilhantes para os planetas em trânsito. PLATO terá a habilidade única de encontrar e determinar as propriedades dos planetas terrestres que giram na zona habitável em torno de estrelas semelhantes ao nosso sol.
Combinando medições precisas de raio PLATO parauma grande amostra de planetas com massas planetárias correspondentes determinadas a partir de observações baseadas no solo, os cientistas serão capazes de explorar a diversidade dos planetas existentes. Essas observações também permitirão aos cientistas determinar a composição volumétrica de um grande número de planetas menores, estudar como eles são semelhantes à Terra e investigar sua habitabilidade.
Descobrindo planetas girando em torno de estrelas brilhantesPLATO será o pioneiro em missões subsequentes em busca de assinaturas de vida - esses tipos de planetas são os melhores candidatos para medições espectroscópicas subsequentes para medir a estrutura e composição de atmosferas planetárias.
ARIEL
Telescópio espacial em desenvolvimento,que está programado para ser lançado em 2028 como parte da quarta missão Visão Cósmica de classe média da Agência Espacial Europeia. Prevê-se que, com a ajuda do telescópio, pelo menos 1.000 exoplanetas serão investigados usando o método de trânsito.
Desde o seu lançamento em 2028, a ARIEL irádestina-se à realização de observações de alta precisão usando fotometria simultânea na região visível do espectro e espectroscopia na região do infravermelho próximo das ondas. Ele observará e estudará cerca de 1.000 gigantes de gases de trânsito predominantemente quentes e quentes, Netuno e superterras em torno de uma variedade de tipos estelares e arquiteturas de sistemas planetários.
Previsões
Com este conjunto de telescópios espaciais queLançado ao longo da próxima década, podemos esperar ver a Terra 2.0 se aproximando, enquanto adicionamos planetas mais bizarros e inesperados à coleção de exoplanetas. Tempos emocionantes pela frente.
Por que estudar exoplanetas?
“Estamos sozinhos no Universo?"é uma das perguntas mais profundas que a humanidade pode fazer. A descoberta do primeiro exoplaneta orbitando uma estrela como o nosso Sol foi feita em 1995, e hoje a pesquisa de exoplanetas é um dos campos de crescimento mais rápido na astronomia.
Explorando um amplo espectro de exoplanetas esistemas planetários que foram descobertos até hoje - de pequeno a grande, daqueles que parecem terrestres a profundamente bizarros - não apenas nos ajudam a aprender sobre como esses sistemas particulares se formaram e se desenvolveram, mas também fornecem pistas importantes para entender se e onde a vida pode existir em outras partes do universo.
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