O que são exoplanetas?

Transcrição

1 Exoplanetas

2 O que são exoplanetas? α Um exoplaneta (ou planeta extra-solar) é um planeta que orbita uma estrela que não seja o Sol e, portanto, pertence a um sistema planetário diferente do nosso. α Até 14 de Setembro de 2013, havia 973 exoplanetas detectados.

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7 Do que são feitos os exoplanetas? Recentemente detectou-se pela primeira vez o espectro de um exoplaneta. O que isso significa? O espectro é a luz decomposta em várias cores, assim como o arco-íris, que forma um espectro natural da luz do Sol. Podemos produzir um espectro, ou decompor a luz, de diversas maneiras, por exemplo, utilizando um prisma de vidro, ou uma mancha de óleo no chão que fica colorida, ou um chafariz de água, etc.

8 Do que são feitos os exoplanetas? O espectro do Sol, quando visto de perto, possui uma característica muito interessante, pode-se notar algumas falhas nas cores. Essas falhas são produzidas por absorção da luz por determinados elementos químicos. Espectro de uma estrela para a procura de planetas, com o espectrógrafo echelle do Monte Palomar.

9 Do que são feitos os exoplanetas? Um espectro de absorção de um determinado elemento químico, ou substância, é como se fosse um código de barras. Vários estudos feitos em laboratório mapearam todos esses espectros para os principais elementos químicos que conhecemos. Dessa maneira, ao observar o espectro do Sol, sem precisar ir até lá, sabemos do que ele é feito. Da mesma maneira podemos descobrir do que são feitas as outras estrelas!!

10 Do que são feitos os exoplanetas? A Terra possui uma atmosfera que é constituída principalmente do gás nitrogênio e oxigênio, além de outros gases em menor quantidade. Esses elementos também produzem seus códigos de barra no espectro. Podemos detectar a composição atmosférica da Terra mesmo estando longe dela! Acredita-se que a única maneira de se saber se existe vida em um outro planeta, é medindo a composição da sua atmosfera e descobrindo gases que são produzidos exclusivamente por processos biológicos. A Terra pode servir como um bom laboratório, uma vez que sabemos que possui vida, e então buscaremos padrões parecidos com aqueles encontrados aqui.

11 Como identificar exoplanetas? Apesar da pesquisa em exoplanetas ser motivada principalmente pela busca por planetas parecidos com o nosso, os primeiros planetas detectados fora do Sistema Solar possuem características muito distintas da nossa Terra, mas também de qualquer outro planeta do nosso Sistema Solar. Alguns exoplanetas orbitam suas estrelas a uma distância muito pequena, esses planetas também possuem massas muito grandes, da ordem de algumas vezes a massa de Júpiter, o maior planeta do Sistema Solar. Esse tipo de planeta não era esperado, uma vez que aqui em nosso sistema planetário, todos os chamados planetas gigantes gasosos residem em órbitas distantes, da ordem de 5 a 30 vezes a distância da Terra ao Sol.

12 Como identificar exoplanetas? Alguns exoplanetas chegam a orbitar a estrela a menos de um centésimo da distância da Terra ao Sol. Isso faz com que esses corpos sejam muito quentes, bem diferente do que acontece com os planetas gigantes do nosso sistema. A técnica utilizada para a detecção dos exoplanetas influencia muito no tipo de planetas que conhecemos até a atualidade. Por exemplo, até hoje não se conhece nenhum exoplaneta tão pequeno quanto a Terra. Isso deve-se ao fato de que os métodos apresentam limitações.

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14 Eclipses Exoplanetários (Trânsitos) Uma das técnicas mais utilizadas para detectar exoplanetas é o chamado método de trânsito. O trânsito em Astronomia refere-se a passagem de um astro em frente de um outro. Ele funciona apenas com uma pequena % de planetas cujos planos orbitais estejam perfeitamente alinhados com nossa linha de visada, mas pode ser aplicado mesmo a estrelas muito distantes.

15 Eclipses Exoplanetários (Trânsitos) A passagem de um planeta na frente de uma estrela faz com que a estrela pareça estar um pouquinho menos brilhante e dessa forma detectamos o planeta. Assim, quanto menor for o planeta, menor será a diminuição do brilho que esse planeta causa Ou seja, é muito difícil detectar planetas pequenos (do tamanho da Terra!). Hoje existem dois telescópios espaciais que se dedicam a procurar planetas por esse método: COROT, da ESA e a missão KEPLER da NASA.

16 Fotografar Exoplanetas (Imagem direta) ß Fotografar um planeta do Sistema Solar é relativamente fácil, pois eles estão entre os astros mais brilhantes do céu. Isso porque eles estão relativamente próximos, porém, a medida que nos distanciamos, os planetas se tornam cada vez mais fracos. ß Além de serem pouco brilhantes, os planetas se encontram ao redor de uma estrela que, assim como o nosso Sol, é muito brilhante. Isso faz com que a luz da estrela ofusque o fraco brilho dos planetas e dificulte ainda mais a obtenção de imagens. ß A dificuldade de se conseguir essa foto é comparável a fotografar uma formiga ao lado de um farol que se encontra a 400 km de distância. O planeta recém-descoberto orbita a jovem estrela HD O sistema está localizado a cerca de 300 anos-luz da Terra.

17 Fotografar Exoplanetas (Imagem direta) Apesar da dificuldade, já existem imagens diretas de planetas. Essas imagens foram obtidas utilizando-se de diversas técnicas, como o uso de coronógrafos, instrumentos que realizam eclipses artificiais da estrela. Essas imagens são obtidas em infravermelho. No infravermelho, os planetas são um pouco mais brilhantes e as estrelas um pouco mais fracas, isso ajuda na diminuição do contraste e melhora as condições para obter imagens diretas.

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19 Microlentes Gravitacionais A gravidade de uma estrela curva a luz, assim como fazem as lentes de um óculos, por isso o nome microlentes gravitacionais. Mais do que curvar a luz, esta é intensificada, assim, pode-se medir a estrela se tornando mais brilhante devido a esse fenômeno. A presença de um planeta em torno da estrela lente faz com que a luz seja curvada de forma diferente, como se fosse uma lente com pequenos riscos. Isso faz com que a intensidade da luz varie de forma distinta, permitindo detectar o planeta.

20 Microlentes Gravitacionais Esse método possui o inconveniente de que ele só acontece uma vez e não se repetirá para aquela estrela, por isso há somente uma oportunidade de realizar a observação.

21 Efeitos Gravitacionais (Velocidade Radial) A técnica de maior sucesso para a detecção de exoplanetas é a chamada técnica de Velocidade Radial. Essa técnica sozinha detectou mais de 760 de todos os exoplanetas encontrados até o momento. O nome da técnica está relacionado a velocidade da estrela em uma determinada direção medida com os telescópios. O método de velocidade radial, também conhecida como "método Doppler", mede variações na velocidade com a qual a estrela se afasta ou se aproxima de nós. Mais especificamente, mede a componente da velocidade estelar ao longo da linha de visada (a linha imaginária que une o observador ao objeto).

22 Efeitos Gravitacionais (Velocidade Radial) A velocidade radial pode ser deduzida do deslocamento nas linhas espectrais da estrela hospedeira, devido ao efeito Doppler. Temos aqui a luz de uma estrela decomposta em seu espectro eletromagnético, apresentando algumas linhas escuras de absorção. Tais linhas são levemente deslocadas para a direita (direção do vermelho) caso a estrela esteja se afastando de nós, e para a esquerda (direção do azul) caso se aproxime. Isto mostra que a estrela está se movendo em relação ao observador na Terra.

23 Efeitos Gravitacionais (Velocidade Radial) Sabe-se que as estrelas exercem uma força gravitacional sobre os planetas, mantendoos em órbita. Da mesma maneira, os planetas também exercem força gravitacional sobre a estrela, porém, muito mais fraca que aquela exercida pela estrela. Assim, da mesma forma que os planetas realizam órbitas ao redor da estrela, a estrela também realiza pequenas órbitas ao redor de um ponto chamado baricentro, que é o ponto de equilíbrio entre os dois corpos. Como a estrela é muito maior que o planeta, esse ponto de equilíbrio normalmente localiza-se dentro da própria estrela. Portanto, a estrela realiza órbitas que mais se parecem com um bamboleio. Medir esse bamboleio da estrela requer uma grande precisão instrumental. Link:

24 Possíveis indicadores de vida em Exoplanetas Residir em uma zona habitável em torno da estrela. Sua estrela não pode ser muito ativa. Possuir idade suficiente para evolução da vida. Possuir uma superfície sólida ou líquida. Possuir água? Possuir gases atmosféricos produzidos por reações biológicas, como o gás metano e ozônio? Possuir características que na Terra são produzidas pelos seres vivos, como a ausência do carbono na atmosfera e a presença de clorofila devido as plantas? Possuir campo magnético intenso, assim como a Terra.

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26 Kepler-62 e: A super-terra na borda interna da zona habitável de sua estrela é 60% maior do que a Terra. Um ano em Kepler-62e dura 122 dias. A chamada temperatura de corpo negro de Kepler-62e é de -8 C parecida com a da Terra, que é de -19 C. Kepler-62f: É apenas 40% maior do que a Terra, o que faz dele o exoplaneta em zona habitável com tamanho mais próximo ao do nosso planeta. Os cientistas conhecem apenas o tamanho, mas não sua massa ou composição. Considerando outros planetas semelhantes, a probabilidade é de que Kepler-62f seja rochoso.

27 Possíveis indicadores de vida em Exoplanetas Residir em uma zona habitável em torno da estrela. Sua estrela não pode ser muito ativa. Possuir idade suficiente para evolução da vida. Possuir uma superfície sólida ou líquida. Possuir água? Possuir gases atmosféricos produzidos por reações biológicas, como o gás metano e ozônio? Possuir características que na Terra são produzidas pelos seres vivos, como a ausência do carbono na atmosfera e a presença de clorofila devido as plantas? Possuir campo magnético intenso, assim como a Terra.

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31 Mensagem de Arecibo O Aglomerado M13 foi escolhido como alvo para uma das primeiras mensagens de rádio enviadas ao espaço, com o objetivo de transmitir a uma possível civilização extraterrestre informações sobre a Terra e a civilização humana. A mensagem foi enviada em 1974 pelo projeto SETI com o uso do radiotelescópio porto-riquenho Arecibo. A razão principal era devido ao fato de que a região, tendo uma alta densidade de estrelas, tem uma maior chance de existência de vida inteligente habitando um exoplaneta. M13 está a 25 mil anos-luz da Terra e possui mais de 300 mil estrelas. A mensagem foi transmitida exatamente em 16 de Novembro de 1974, e consistia-se em 1679 impulsos de código binário que levaram três minutos para serem transmitidos na frequência de 2380 Mhz.

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34 FIM!