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A concepção artística do sistema de estrelas binárias Kepler-13AB, revelada por observações, incluindo os novos dados do Observatório Gemini. As duas estrelas (A e B) são grandes estrelas azuis maciças (centro) com o "Júpiter quente" em trânsito (Kepler-13b) em primeiro plano (canto esquerdo). A estrela B e sua estrela companheira anã vermelha de baixa massa são vistas em segundo plano à direita. Crédito: Gemini Observatory / NSF / AURA / Obra de Joy Pollard
Em uma façanha sem precedentes, uma equipe de pesquisa americana descobriu segredos ocultos de um exoplaneta indescritível usando um novo e poderoso instrumento no telescópio Gemini North, de 8 metros, em Maunakea, no Havaí. As descobertas não apenas classificam um exoplaneta do tamanho de Júpiter em um sistema estelar binário próximo, mas também demonstram conclusivamente, pela primeira vez, as estrelas que orbitam o planeta.
A descoberta ocorreu quando Steve B. Howell, do Centro de Pesquisa Ames da NASA, e sua equipe usaram um instrumento de imagem de alta resolução de seu design - chamado 'Alopeke (uma palavra havaiana contemporânea para Fox). A equipe observou o exoplaneta Kepler-13b ao passar em frente a (transitado) uma das estrelas do sistema binário Kepler-13AB a cerca de 2.000 anos-luz de distância. Antes dessa tentativa, a verdadeira natureza do exoplaneta era um mistério.
"Havia confusão sobre Kepler-13b: era uma estrela de baixa massa ou um mundo quente como Júpiter? Então, criamos um experimento usando o instrumento astuto 'Alopeke", disse Howell. A pesquisa foi publicada recentemente no Astronomical Journal . "Monitoramos as duas estrelas, Kepler A e Kepler B, simultaneamente, enquanto procurávamos por mudanças no brilho durante o trânsito do planeta", explicou Howell. "Para nosso prazer, não apenas resolvemos o mistério, mas também abrimos uma janela para uma nova era de pesquisa de exoplanetas".
"Essa dupla vitória elevou a importância de instrumentos como o 'Alopeke na pesquisa de exoplanetas", disse Chris Davis, da National Science Foundation, uma das agências patrocinadoras da Gemini. "As excelentes habilidades de observação e telescópio do Observatório Gemini, bem como o inovador instrumento 'Alopeke tornaram essa descoberta possível em apenas quatro horas de observações".
A Alopeke realiza "imagens salpicadas", coletando mil exposições de 60 milissegundos a cada minuto. Após o processamento dessa grande quantidade de dados, as imagens finais ficam livres dos efeitos adversos da turbulência atmosférica - que pode inchar, desfocar e distorcer imagens de estrelas.
"Cerca de metade de todos os exoplanetas orbitam uma estrela que reside em um sistema binário, mas até agora estávamos perdendo para determinar com precisão qual estrela hospedaria o planeta", disse Howell.
A análise da equipe revelou uma clara queda na luz do Kepler A, provando que o planeta orbita o mais brilhante das duas estrelas. Além disso, 'Alopeke fornece simultaneamente dados em comprimentos de onda vermelho e azul, uma capacidade incomum para imageadores de manchas. Comparando os dados vermelho e azul, os pesquisadores ficaram surpresos ao descobrir que o mergulho na luz azul da estrela era cerca de duas vezes mais profundo que o mergulho visto na luz vermelha. Isso pode ser explicado por um exoplaneta quente com uma atmosfera muito extensa, que bloqueia mais efetivamente a luz em comprimentos de onda azuis. Assim, essas observações de manchas multicoloridas oferecem uma visão tentadora da aparência deste mundo distante.
As primeiras observações apontaram uma vez que o objeto em trânsito era uma estrela de baixa massa ou uma anã marrom (um objeto em algum lugar entre os planetas mais pesados e as estrelas mais leves). Mas a pesquisa de Howell e sua equipe quase certamente mostra que o objeto é um exoplaneta gigante de gás, semelhante a Júpiter, com uma atmosfera "inchada" devido à exposição à tremenda radiação de sua estrela hospedeira.
Alopeke tem um gêmeo idêntico no telescópio Gemini South, no Chile, chamado Zorro, que é a palavra para raposa em espanhol. Como o Alopeke, o Zorro é capaz de gerar imagens salpicadas em comprimentos de onda azuis e vermelhos. A presença desses instrumentos nos dois hemisférios permite ao Observatório Gemini resolver os milhares de exoplanetas conhecidos por estarem em vários sistemas estelares.
"As imagens salpicadas estão passando por um renascimento com a tecnologia, como detectores rápidos e de baixo ruído, tornando-se mais facilmente disponíveis", disse o membro da equipe e o cientista de instrumentos da Alopeke, Andrew Stephens, no telescópio Gemini North. "Combinado com o grande espelho primário de Gêmeos, 'Alopeke tem um potencial real de fazer descobertas ainda mais significativas de exoplanetas, adicionando outra dimensão à pesquisa".
Proposto pela primeira vez pelo astrônomo francês Antoine Labeyrie em 1970, a imagem de manchas é baseada na idéia de que a turbulência atmosférica pode ser "congelada" ao obter exposições muito curtas. Nessas exposições curtas, as estrelas parecem coleções de pequenos pontos ou manchas, onde cada uma dessas manchas tem o tamanho do limite ideal de resolução do telescópio. Ao tirar muitas exposições e usar uma abordagem matemática inteligente, essas manchas podem ser reconstruídas para formar a verdadeira imagem da fonte, removendo o efeito da turbulência atmosférica. O resultado é a imagem da mais alta qualidade que um telescópio pode produzir, obtendo efetivamente uma resolução espacial do solo - tornando esses instrumentos excelentes sondas de ambientes extra-solares que podem abrigar planetas.
A descoberta de planetas que orbitam outras estrelas mudou a visão de nosso lugar no Universo. Missões espaciais como o Telescópio Espacial Kepler / K2 da NASA e o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) revelaram que há o dobro de planetas orbitando estrelas no céu do que estrelas visíveis a olho nu; até o momento, a contagem total de descobertas gira em torno de 4.000. Enquanto esses telescópios detectam exoplanetas, procurando minúsculos mergulhos no brilho de uma estrela quando um planeta cruza à sua frente, eles têm seus limites.
"Essas missões observam grandes campos de visão contendo centenas de milhares de estrelas, para que não tenham a resolução espacial necessária para investigar mais profundamente", disse Howell. "Uma das principais descobertas da pesquisa de exoplanetas é que cerca de metade de todos os exoplanetas orbitam estrelas que residem em sistemas binários. Compreender esses sistemas complexos requer tecnologias que possam realizar observações sensíveis ao tempo e investigar os detalhes mais precisos com excepcional clareza".
"Nosso trabalho com o Kepler-13b permanece como um modelo para pesquisas futuras de exoplanetas em vários sistemas estelares", continuou Howell. "As observações destacam a capacidade de imagens de alta resolução com telescópios poderosos como o Gemini, não apenas para avaliar quais estrelas com planetas estão em binários, mas também para determinar com precisão quais das estrelas o exoplaneta orbita".
Mais informações: Steve B. Howell et al. Fotometria de trânsito de imagem de alta resolução de Kepler-13AB, The Astronomical Journal(2019). DOI: 10.3847 / 1538-3881 / ab2f7b
Informações da revista: Astronomical Journal
Fonte: Physic.Org / por Gemini Observatory / 30-08-2019
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Hélio R.M. Cabral
(Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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