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European Southern Observatory

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O português que anda a descobrir planetas (e o que é isso de "exoplanetas")

Até se encontrar vida no espaço vai levar algum tempo. Até lá os cientistas procuram planetas que reúnam as condições ideais e onde a vida tenha deixado marcas. Um português destaca-se nessa ciência.

O espaço continua a ser um tema quente da ciência, em especial a procura de vida fora do sistema solar. Era-o há cerca de 20 anos, quando Nuno Santos escolheu fazer o doutoramento no Observatório Astronómico de Genebra, na Suíça. Era-o dez anos depois quando Amaury Triaud fez o mesmo. E continua a sê-lo.

A primeira descoberta de um planeta a orbitar uma estrela semelhante ao Sol – a estrela 51 Pegasi – aconteceu em 1995. Pouco tempo depois Nuno Santos defendia a tese de mestrado em astrofísica e preparava-se para escolher o tema do doutoramento. Contactou Michel Mayor, um dos responsáveis pela descoberta, e rumou para a Suíça.

“A procura por sistemas planetários a orbitar outras estrelas que não o Sol, especialmente a busca de planeta semelhantes à Terra, é um dos maiores objetivos científicos, tecnológicos e filosóficos do nosso tempo”, lê-se na página do Observatório de Genebra. “Cerca de metade dos planetas conhecidos e a grande maioria dos pequenos planetas semelhantes à Terra foram identificados nos últimos anos pelos investigadores do Departamento de Astronomia da Universidade de Genebra.”

Dos cerca de 1.800 exoplanetas já identificados, cerca de 120 descobertas contaram com a colaboração de Amaury Triaud, investigador no Instituto Kavli do MIT (Instituto de Tecnologia do Massachusetts), nos Estados Unidos, incluindo o WASP-17b, no âmbito do projeto Wide Angle Search for Planets (WASP). Este planeta tem muitas particularidades: é invulgarmente grande (é o maior planeta descoberto, com duas vezes o tamanho de Júpiter), tem uma densidade muito pequena (cerca de metade da massa de Júpiter) e tem uma órbita retrógrada. WASP-17b valeu ao investigador um prémio da Sociedade Suíça de Física em 2011. “Todas as pessoas têm a possibilidade de fazer uma descoberta e mudar o conhecimento nesta área. É isso que torna este trabalho tão excitante”, diz ao Observador Amaury Triaud.

“Todas as pessoas têm a possibilidade de fazer uma descoberta e mudar o conhecimento nesta área. É isso que torna este trabalho tão excitante.”
Amaury Triaud, astrónomo no MIT

As estrelas formam-se no centro de um disco de poeiras e gases. À medida que os materiais se vão agregando nesse disco em rotação formam-se uma estrela (ou mais) e vários planetas que irão orbitar a estrela no mesmo sentido da rotação. O planeta WASP-17, com uma órbita em sentido contrário, poderá ter colidido com outro planeta num dado momento da formação do sistema planetário. Amaury Triaud verificou ainda que, à medida que o sistema estelar se vai formando, a órbita dos planetas pode mudar e tornar-se cada vez mais próxima da estrela.

A órbita mais pequena conhecida para um planeta do tamanho de Júpiter é de quatro dias. Incrivelmente pequena quando comparada com a órbita de Júpiter no nosso sistema solar que dura 11 anos ou com a órbita de Mercúrio, o planeta mais próximo do Sol, que dura 88 dias. Estes planetas, chamados hot Jupiter (Júpiter quente) por se encontrarem muito perto das estrelas que orbitam, podem ser encontrados uma vez em cada duzentas estrelas e são muito fáceis de identificar porque são muito grandes e se encontram muito perto da estrela, explica o astrónomo. “Sabemos que 50 a 70% dos sistemas [planetários] têm planetas maiores do que a Terra fazendo órbitas mais pequenas que a de Mercúrio.” E podem ser planetas gasosos, como Neptuno, ou rochosos, como a Terra.

Seja como for há uma palavra-chave para Amaury Triaud: diversidade. Os planetas nestes sistemas são muito distintos, muito deles têm tamanhos que nem sequer são comparáveis com o tamanho dos planetas no Sistema Solar. “É possível que existam planetas mais pequenos, mas são muito mais difíceis de detetar.” Os próprios sistemas planetários têm características e órbitas muito diversas e podem também ter-se originado de formas diferentes. O próprio Sistema Solar não serve de padrão para restantes sistemas estelares existentes.

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Um dos mais pequenos planetas descobertos, com 14 vezes o tamanho da Terra, orbita a estrela Mu Arae, e foi descoberto em 2004 por uma equipa de investigadores europeus liderada por Nuno Santos, investigador coordenador do Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP) e do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço. O astrofísico conta ao Observador que “tem feito um esforço por criar uma equipa nesta área” e o CAUP conta já com 15 pessoas. “Uma equipa grande, mesmo em termos internacionais.”

O astrofísico também esteve envolvido na descoberta, em 2012, de um planeta com a massa semelhante à da Terra na estrela Alfa Centauro, a estrela mais próxima do Sol. Este é simultaneamente o planeta mais próximo do Sistema Solar e também o exoplaneta mais pequeno descoberto. Já em 2011 a equipa do CAUP tinha estado envolvida na identificação de 50 novos planetas.

Sem dúvida que procurar planetas parecidos com a Terra em torno de estrelas semelhantes ao Sol é um dos principais objetivos da equipa do Porto. Para isso tem trabalhado no melhoramento das técnicas de deteção dos planetas assim como na construção de novos instrumentos, quer para fazer observação a partir da Terra, quer para serem enviados para o espaço. E para isso vai participar nas duas missões da Agência Espacial Europeia (ESA) para a caracterização de planetas – Cheops, que será lançada em 2017, e Plato, planeada para 2024.

Para encontrar exoplanetas, Amaury Triaud usa dois sistemas do projeto WASP – um montado nas Canárias e outro na África do Sul. Estes sistemas de lentes percorrem os céus à noite e observam cada uma das 30 milhões de estrelas 40 mil vezes. “Medindo o brilho das estrelas em função do tempo é possível detetar variações periódicas na luminosidade da estrela. Cada variação significa que o planeta passou em frente à estrela.” Com o mesmo sistema e usando diferentes comprimentos de onda é possível avaliar o tamanho do planeta ou a composição da atmosfera.

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“Um planeta do tamanho de Júpiter a orbitar uma estrela do tamanho do Sol, provoca uma variação na luminosidade de 1%”, exemplifica o astrónomo. “Se encontrarmos um planeta grande a orbitar uma estrela pequena teremos um sinal forte. Se procuramos um planeta pequeno a orbitar uma estrela grande teremos um sinal fraco. Mas se encontrarmos o mesmo planeta junto a uma estrela mais pequena o sinal é mais forte.” O problema é que as estrelas mais pequenas são menos brilhantes, logo mais difíceis de ver.

Em breve Amaury Triaud irá para Toronto. Uma equipa com quem trabalha conseguiu financiamento para construir telescópios capazes de estudar estrelas mais pequenas e aumentar a probabilidade de ver planetas mais pequenos, do tamanho da Terra – num projeto chamado Speculoos. Como as estrelas são mais pequenas, as órbitas mais próximas da estrela também vão receber menos calor, aumentando a probabilidade de encontrar água no estado líquido. E porque é isto importante? Porque o grande objetivo deste cientista é encontrar sinais de vida noutros planetas. “É uma das questões mais fascinantes.”

Encontrar água no estado líquido de forma permanente num planeta é, neste momento, a única condição para considerar um planeta habitável. “A água líquida é um bom substrato para a vida se desenvolver e é suficientemente inerte para manter químicos e a própria vida”, explica Amaury Triaud. “Toda a vida na Terra depende de água no estado líquido.” Logo, o planeta não pode estar demasiado perto ou longe do planeta, para não estar demasiado quente ou frio. Além da distância, a atmosfera também tem um papel importante para manter a temperatura. “Se removêssemos a atmosfera da Terra ficaríamos com zero graus à superfície.”

“A vida como a conhecemos na Terra deixa traços na atmosfera.”
Nuno Santos, astrofísico na Universidade do Porto

Detetar vida, ainda que sob a forma de bactérias, é um passo ainda distante. Por enquanto os cientistas procuram sinais. “A vida como a conhecemos na Terra deixa traços na atmosfera”, explica Nuno Santos. Os desequilíbrios químicos provocados pela existência de vida podem fazer com que apareçam certos componentes na atmosfera como oxigénio ou vapor de água. Conhecer os constituintes da atmosfera e do próprio planeta vai permitir criar um catálogo dos “planetas potencialmente habitáveis”. “Em 10 anos”, espera o astrofísico.

Com uma equipa grande para gerir Nuno Santos preocupa-se com a falta de estabilidade do financiamento. Mais do que a quantidade de dinheiro, que é claramente importante, é preciso ter a certeza que os projetos com que se comprometem vão ter continuidade. Esta “falta de perspetivas a longo prazo” também condiciona a capacidade para manter os recursos humanos. “Muitos saíram para encontrar posições permanentes lá fora.”

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