EXOPLANETASSistemas Planet!rios do nosso Universo

Eder MartioliSetembro 2009

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EXOPLANETASSistemas Planet!rios do nosso Universo

Eder MartioliSetembro 2009

2009 AIA

A UNESCO e a Uni!o Astron"mica Internacional #IAU $ sigla para o nome em ingl%s& de$clararam 2009 como o Ano Internacional da Astronomia #AIA&. Esta escolha celebra os

quatrocentos anos da utiliza'!o do telesc(pio para )ns astron"micos. H* quatro s+culos

deu$se in,cio -s observa'.es astron"micas com instrumentos, as quais, mais do que conhe$cimento do nosso Universo, geraram avan'os ci$ent,)cos e tecnol(gicos que tomaram propor'.es grandiosas. Protagonista deste evento, o astr"nomo

italiano Galileu Galilei, em 1609, n!o s( foi o pri$meiro homem a olhar atrav+s de uma luneta para ob$servar objetos astron"micos, mas tamb+m foi o pri$meiro homem a utilizar o que chamamos hoje de m+todo cient,)co. A forma sistem*tica de obser$va'!o da natureza e an*lise dos resultados, tal como

Galileu propunha, desde ent!o vem sendo utilizada,

e + respons*vel por todo o avan'o cient,)co e tec$nol(gico que temos hoje.

Dentre as muitas descobertas de Galileu, um de seus

maiores feitos foi fornecer evid%ncias concretas de

que a Terra n!o + um local exclusivo no Universo, e

sim mais um dos diversos planetas que giram em

torno do Sol. Isso p"de ser notado quando observou$se a Lua, mostrando claramente a presen'a de mon$tanhas, crateras, vales, etc., todas forma'.es muito conhecidas aqui na Terra. Observou$se

tamb+m a forma esf+rica de J/piter, que por sua vez possuia luas, assim como a Terra. V%nus,

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Retrato de Galileo Galilei por Giusto Sustermans.

at+ ent!o a deusa do amor, aos olhos da luneta de Gali$leu, tornou$se mais um corpo esf+rico, que inclusive

apresenta fases, assim como aquelas vistas na Lua, o que

indicava que V%nus estava entre a Terra e o Sol, posi$cionamento ainda desconhecido na +poca. Aos poucos, as

evid%ncias foram deixando o Universo pr(ximo da nossa Terra cada vez mais l(gico e compreens,vel e, com isso,

teorias mirabolantes ou cren'as sem fundamentos foram

derrubadas. Ainda que essas descobertas demonstrassem

a verdade sobre nosso Universo, houve grande resist%ncia

por parte de uma importante for'a pol,tica daquela +poca, a Igreja Cat(lica, que tentou inibir a difus!o das

0bruxarias1 de Galileu. A Igreja chegou ao extremo de

condenar o astr"nomo a ser queimado em pra'a p/blica,

senten'a que foi revertida somente depois que Galileu

voltou atr*s em suas conclus.es sobre o Universo. Claro que ele o fez somente para salvar sua vida, mesmo sa$bendo consigo a verdade.

Hoje, nos tempos modernos, j* n!o + nenhuma novidade o fato da Terra girar em torno do

Sol. Tamb+m n!o + novidade o fato de existirem outros 7 planetas que compartilham o

mesmo sistema planet*rio que a Terra. Sem mencionar os planetas$an.es, as centenas de luas e milhares de cometas e aster(ides que tamb+m pertencem ao Sistema Solar. H* alguns anos

ainda permanecia d/vidas de como seria o ambiente de um outro planeta. Hoje, n!o se tem

mais tantas d/vidas, pois conhecemos muito bem os variados ambientes dos corpos do

Sistema Solar, isso gra'as -s miss.es espaciais, como as miss.es Apolo - Lua, as miss.es de

diversas sondas que visitaram o planeta Marte, as miss.es Voyagers e Pioneers, que fotogra$faram de perto todos os planetas gigantes gasosos, dentre tantas outras.

Apesar de possuirmos esse conhecimento, ainda resta uma grande d/vida. Nenhum desses

lugares parece possuir vida, ent!o ser* que a Terra + realmente um local especial, assim como

os nossos antepassados aclamavam?

Hoje em dia, algumas pessoas defendem a id+ia de que a Terra + um local /nico no Universo, por ser o /nico planeta que comporta vida. Essa quest!o deve ser tratada e analisada com

cuidado para que n!o entremos na mesma ilus!o dos tempos de Galileu, onde o homem de$fendia teorias do Universo baseadas em cren'as e n!o em observa'.es da natureza. O fato de

outros planetas do Sistema Solar aparentemente n!o comportarem vida, como aquela exis$tente aqui na Terra, n!o exclui a possibilidade de existir vida em outros locais no Universo. Por exemplo, em planetas distantes que possuam oceanos, atmosfera, temperatura adequada,

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GALILEO GALILEI, Observa#$es Lu%nares, ms., 1609. Biblioteca Nazionale Ce&%trale di Firenze, Ms. Gal. 48, f. 28 Facsimil'

ou seja, muito mais parecidos com a Terra. Na verdade, esses locais podem estar perto de serem descobertos.

H* menos de 15 anos detectou$se, pela primeira vez na hist(ria, um planeta em torno de

outra estrela que n!o o nosso Sol. Na verdade, hoje j* se conhecem centenas desses objetos,

s!o os chamados Planetas Extra$Solares ou Exoplanetas. Esse + o tema que trataremos nesse

texto.

A De)ni'!o de PlanetaO que + um planeta? Boa pergunta! Se algu+m lhe )zesse essa pergunta, voc% logo pensaria

na Terra, que + o planeta onde vivemos. Depois passaria a pensar naqueles planetas que es$tamos acostumados, como Marte, Saturno, J/piter, Plut!o... Ops! Ouvi dizer que Plut!o n!o

+ mais um planeta $ exclamaria. Exato! Recentemente, em 2006, Plut!o deixou de ser con$siderado um planeta, e passou a pertencer a uma nova classe de objetos criada na ocasi!o, os Planetas$An.es. As raz.es espec,)cas que levaram a isso s!o complicadas. Por+m, o motivo

principal, pode$se dizer que foi a melhoria do nosso entendimento do signi)cado de um

planeta na natureza. Esse entendimento n!o era poss,vel antes, pois conhec,amos pouqu,s$simos planetas. Hoje, com os

avan'os tecnol(gicos, j* somos capazes de detectar e medir ob$jetos bem distantes dentro do

nosso Sistema Solar, os chama$dos Objetos TransNetunianos

#OTN&. Plut!o, que antes era considerado um dos planetas do

Sistema Solar, foi apenas o pri$meiro dentre muitos outros

grandes corpos que se situam

nas fronteiras do nosso sistema planet*rio, e que na verdade n!o

s!o dinamicamente importantes

para o sistema como um todo, a

ser classi)cado de forma distinta

em rela'!o aos planetas. Al+m

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Representa#(o art)stica dos maiores objetos transnetunianos conhecidos e* escala com a Terra para compara#(o de tamanhos. Fonte: dom)nio p+blico d'

imagens da NASA.

dos OTNs, os avan'os tecnol(gicos tamb+m contribu,ram com uma outra descoberta que ajudou no entendimento dos planetas. Essa foi a descoberta dos planetas extra$solares ou

exoplanetas, que s!o planetas situados ao redor de outras estrelas, fazendo parte de outros

sistemas planet*rios que n!o seja o Sistema Solar. Veremos a frente que os exoplanetas apre$sentam caracter,sticas bem distintas dos planetas do Sistema Solar e, por isso, revolucion$aram a forma de pensar a respeito dos planetas.

Os Exoplanetas ConhecidosHoje s!o conhecidos mais de 300 exoplanetas em torno de outras estrelas. Uma lista atuali$zada desses corpos e suas caracter,sticas pode ser encontrada no seguinte endere'o:

http://exoplanet.eu. As caracter,sticas desses objetos s!o as mais diversas que se pode

imaginar. Por exemplo, alguns desses planetas possuem (rbitas que duram apenas 3 dias, ou

seja, um habitante desse planeta faria anivers*rio a cada 3 dias. No Sistema Solar existe uma certa ordem, na qual os plane$ta s menores rochosos

#Merc/rio, V%nus, Terra e

Marte& se situam pr(ximos do

Sol e j* os planetas gigantes gasosos #J/piter, Saturno,

Urano e Netuno& est!o todos

mais distantes. Os exoplane$tas s!o diferentes. Apesar de

se conhecer alguns sistemas onde planetas gigantes est!o

afastados, conhecemos uma

grande quantidade de siste$mas onde h* planetas gigantes

gasosos bem pr(ximos de sua estrela$m!e, s!o os chamados

J/piters$quentes. Esse tipo de

planeta se torna muito quente

por estar pr(ximo da estrela, e

por ser feito de gases, sua at$mosfera evapora, formando

imensas caudas, da mesma

forma que acontece com os

cometas no Sistema Solar.

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Concep#(o art)stica de um J+piter%quente. Cr,dito da imagem: D´Aguilar /Harvard.edu

As caracter,stica de cada exoplaneta s!o reveladas dependendo da t+cnica utilizada para ob$ter informa'.es desse planeta. Por exemplo, o tamanho do planeta n!o pode ser deter$minado com precis!o para a maioria dos exoplanetas. Os /nicos que se conhece o tamanho

exato s!o aqueles que passam na frente da estrela, causando pequenos eclipses estelares, que

podem ser observados daqui da Terra. Veremos como funciona cada uma das t+cnicas de de$tec'!o dos exoplanetas e as caracter,sticas dos diversos sistemas observados por essas t+cni$cas.

As Estrelas$M!esA principal fonte de energia da Terra + o Sol. O Sol + tamb+m a nossa estrela$m!e e o princi$pal corpo do Sistema Solar. Sem ele, todos os planetas seriam congelados e, por n!o terem

um corpo massivo por onde orbitarem, estariam vagando pelo Universo sem realizarem (rbi$tas. As (rbitas da Terra al+m de nos permitirem marcar o tempo, ainda garantem estabili$

dade durante milh.es de anos, fato essencial para a evolu'!o da vida. Pode$se a)rmar com certeza que a Terra n!o teria vida se n!o estiv+ssemos em torno de uma estrela. Ent!o

pergunta$se: essa estrela necessariamente tem que ser o Sol, ou uma outra estrela qualquer

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Foto do Sol nascente no mar Mediterr-neo. © Eder Martioli

tamb+m forneceria condi'.es favor*veis para que a vida surja e evolua na superf,cie de um planeta como a Terra?

A resposta para a pergunta acima s( pode ser respondida se entendermos um pouco mais

sobre as estrelas, que s!o os principais personagens dessa hist(ria.

A )gura acima mostra uma foto da Via L*ctea, aquele caminho mais claro visto no c+u. Esse caminho + mais claro pois + formado por bilh.es de estrelas que constituem a nossa Gal*xia.

Em detalhe temos uma outra imagem obtida com um telesc(pio pequeno de uma regi!o da

Via L*ctea, onde podemos ver a constela'!o do Cruzeiro do Sul, que chega a se perder em

meio a tantas outras estrelas da nossa Gal*xia contidas naquela regi!o. Cada pontinho lumi$noso dessa imagem + uma estrela, e cada estrela, assim como o Sol, pode conter seu pr(prio sistema planet*rio.

As estrelas em geral n!o s!o muito diferentes do nosso Sol, todas elas s!o quentes, grandes,

muito brilhantes e formadas principalmente por gases leves como o hidrog%nio e o h+lio.

Por+m, apesar de parecidas, elas n!o s!o id%nticas. Seria como os cachorros que se parecem

muito no que diz respeito a quantidade de patas, de orelhas, todos possuem p%lo, latem, etc.

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Acima encontra%se uma foto da Torre dos Dem.nios, Wyoming, EUA. Destaca/se a presen#a de bilh$es de estrelas qu' formam a Via L!ctea ©Wa0y Pacholka . A esquerda temos uma foto em detalhe da regi(o do Cruzeiro do Sul, qu'

tamb,m est! na Via L!ctea ©a0thesky.com.

Todavia, ningu+m pode negar a diferen'a entre cachorros de ra'as distintas, como por ex$emplo um S!o Bernardo e um Poodle. Assim s!o as estrelas, elas se dividem em diferentes

0ra'as1, ou como dizem os astr"nomos, classes espectrais. Dentre essas estrelas, mesmo de

uma mesma classe, ainda existem as diferen'as de idade, que fazem com que as estrelas se

diferenciem simplesmente pelo fato de estarem passando por est*gios distintos de suas

vidas. Com os cachorros tamb+m acontece isso, voc% j* percebeu que um cachorrinho rec+m nascido mais se parece com um rato do que com um cachorro? A Iustra'!o abaixo mostra

tamanhos e cores comparativos das diferentes classes de estrelas.

Tamanho e cores comparativas das diferentes classes estelares com uma mesma idade. Da esquerda para a direita cres%cem a massa e temperatura.

Como nascem os Planetas?Algu+m j* se perguntou como a Terra se formou?

A Terra, assim como o Sistema Solar, iniciou sua forma'!o h* cerca de 5 bilh.es de anos

atr*s e at+ hoje ainda est* evoluindo. No in,cio, o Sistema Solar n!o possuia o Sol, nem os

planetas. Todo o nosso sistema era formado por uma imensa nuvem de g*s e poeira c(smica.

Esse material era constantemente atra,do entre si pela for'a da gravidade, assim como n(s somos atra,dos pela Terra. O resultado dessa atra'!o fez com que se formassem v*rios pon$tos de aglomera'!o. Por+m, a regi!o central de toda essa nuvem de mat+ria c(smica foi o lo$cal de maior aglomera'!o de mat+ria, crescendo cada vez mais e )cando cada vez mais forte

sua atra'!o por outros objetos que estivessem em volta. Essa regi!o central cresceu tanto

que engoliu cerca de 99,8% de todo o g*s e a poeira que estavam ao redor, dando origem ao

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QuentesFrias

nosso Sol. Notamos que essa quantidade n!o chegou a 100%, portanto algo sobrou. Essa sobra, ou o resto que n!o conseguiu formar o Sol, apesar de pequena em quantidade, + de

extrema import2ncia para a nossa vida, pois foi a partir desse resto que se formou a nossa

Terra. Assim como a Terra, todos os planetas, sat+lites, aster(ides e cometas que est!o em

(rbita do Sol tamb+m foram for$mados dessa esc(ria estelar.

Logo, os planetas s!o formados a

partir daqueles pequenos aglome$rados que se formaram ao redor,

mas que n!o ca,ram dentro do

So l . Esses a g lomerados , a princ,pio, eram muito pequenos.

Por+m, devido - atra'!o gravita$cional entre eles, os mesmos

come'aram a colidir uns nos ou$tros. As colis.es transformavam dois corpos pequenos em um

maior e assim por diante, at+ que

se formasse um corpo de di$mens!o t!o grande que passou a

predominar sobre todos os me$

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Concep#(o art)stica de uma colis(o entre dois corpos durante o est!gio d' forma#(o planet!ria. ©Lynette Cook.

Concep#(o art)stica de um disco protoplanet!rio, regi(o de forma#(o dos planetas. ©David Darling

nores. Nem por isso as colis.es pararam de ocorrer, pois os pequenos seguiram caindo nos corpos de maior tamanho. Esses corpos s!o o que chamamos de protoplanetas, ou embri.es

planet*rios. Assim como o embri!o d* origem ao beb%, o protoplaneta d* ori$gem ao planeta. Para crescer, o proto$planeta passa por um processo muito acelerado, sendo alimentado pelas con$stantes colis.es de corpos menores.

A Terra foi literalmente bombardeada em

seus primeiros anos de exist%ncia. Hoje,

as marcas desse bombardeamento j* fo$ram apagadas pelos processos erosivos.

Algumas crateras ainda sobrevivem na

Terra, como a cratera situada no estado

do Arizona, EUA, mostrada na )gura ao

lado.

Outra evid%ncia de que houve in/meras

colis.es nos processos de forma'!o dos

planetas pode ser vista na superf,cie da

Lua, como mostra a foto da Lua. As

crateras lunares s!o, em sua maior parte,

resultados da colis!o de aster(ides com sua superf,cie. A Terra que est* pr(xima

da Lua, e ainda por ser 4 vezes maior,

seguramente recebeu uma quantidade

muito maior de impactos do que a

pr(pria Lua.

Al+m das evid%ncias que encontramos no

Sistema Solar, podemos ainda observar

diretamente sistemas planet*rios ainda

muito jovens, em seu est*gio inicial de forma'!o. Esses sistemas ainda possuem uma nuvem,

em forma de um disco, feito de poeira, que se encontra ao redor da estrela, onde est!o ocor$rendo as colis.es. A )gura abaixo mostra alguns exemplos de imagens, obtidas com o

telesc(pio espacial, de discos protoplanet*rios.

Esses discos s!o provas de que grande parte das estrelas podem formar seus pr(prios siste$mas planet*rios. Ap(s alguns bilh.es de anos de vida, esses discos n!o existir!o mais, pois

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Foto da Lua mostrando algumas crateras formadas por impactos de aster1ides. ©Eder Martioli

Cratera causada por imapacto de meteorito % Arizona, USA.

devido -s colis.es, todo esse material es$tar* contido nos planetas, parecido com o

nosso Sistema Solar. Um dos objetivos da

pesquisa em exoplanetas + o de descobrir

se realmente esses planetas se formaram.

Para isso, s!o realizadas in/meras buscas em estrelas de idade mais avan'ada, as

quais descreveremos a seguir.

Como detectar Exoplanetas?

Os planetas, se comparados com as estrelas, s!o apenas pequenos corpos com um brilho muito fraco e que possuem uma massa muito pequena. Todos esses fatores fazem com que os

planetas sejam corpos muito dif,ceis de se detectar. Podemos notar na )gura mostrada acima

que, antes mesmo de sair do Sistema Solar, a Terra j* quase se confunde ao meio da poeira

c(smica, se mostrando apenas como um pontinho de luz muito fraco. Somente n(s,

terr*queos, sabemos a complexidade das coisas que existem em nosso planeta. Agora ser*

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Imagens de discos protoplanet!rios em torno d' estrelas muito jovens, onde acredita/se estar ocor%rendo forma#(o de planetas. Imagens obtidas pelo Telesc1pio Espacial Hubble, NASA.

A esquerda: foto da Terra tirada pela sonda espacial Voyager 1 a mais de 6 bilh$es de quil.metros da Terra. fonte: NASA. A direita: foto da Terra tirada pelo sat,lite Clementine em sua passagem pela Lua.

que um habitante em torno de um outro sistema planet*rio, olhando apenas para esse pontinho fraco, seria capaz de desvendar os segredos da nossa Terra? Na verdade estamos do

outro lado, nossos estudos sobre os exoplanetas t%m como principal objetivo realizarem

descobertas sobre esses 0pontinhos fracos1 em torno de outras estrelas. Assim como em

toda a ci%ncia, as pesquisas em exoplanetas come'aram com descobertas pequenas, por+m

desenvolvimentos de novas tecnologias t%m contribu,do para um avan'o exponencial nos /ltimos anos. Esses avan'os permitem detec'.es da luz muito fraca, de movimentos muito

pequenos e de regi.es muito pr(ximas das estrelas, tudo isso favorece - detec'!o dos plane$tas. Abaixo descrevem$se as principais caracter,sticas conhecidas dos exoplanetas at+ a atu$alidade e tamb+m as t+cnicas utilizadas para a realiza'!o dessa pesquisa.

O que sabemos sobre os 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

caracter,sticas surpreendentemente distintas n!o s( da nossa Terra, mas tamb+m de

qualquer outro planeta do nosso Sistema Solar. Alguns exoplanetas orbitam suas estrelas a

uma dist2ncia muito pequena, esses planetas tamb+m possuem massas muito grandes, da or$dem de algumas vezes a massa de J/piter, o maior planeta do Sistema Solar. Esse tipo de planeta n!o era esperado, uma vez que aqui em nosso sistema planet*rio, todos os chamados

planetas gigantes gasosos residem em (rbitas distantes, da ordem de 5 a 30 vezes a dist2ncia

da Terra ao Sol. Alguns exoplanetas chegam a orbitar a estrela a menos de um cent+simo da

dist2ncia 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 t+cnica utilizada para a detec'!o dos exoplanetas in3uencia muito no tipo de planetas que

conhecemos at+ a atualidade. Por exemplo, at+ hoje n!o se conhece nenhum exoplaneta t!o

pequeno quanto a Terra. Isso deve4se ao fato de que os m+todos apresentam limita'.es.

Neste exemplo, o motivo de n!o conhecermos nenhum planeta como a Terra + simples$mente porque n!o se pode ainda detectar corpos t!o pequenos. Por outro lado, os planetas gigantes e pr(ximos das estrelas s!o mais f*ceis de se detectar, e por isso detectou$se uma

grande quantidade desses objetos. Abaixo, mostramos um gr*)co contendo todos os exo$planetas conhecidos na atualidade. Esse gr*)co mostra a dist2ncia do exoplaneta - estrela$m!e versus a massa de cada planeta. As cores identi)cam cada t+cnica utilizada para de$tec'!o destes objetos. Notamos que o m+todo dos tr2nsitos, em verde, favorece a detec'!o de planetas pr(ximos, enquanto que o m+todo de velocidades radiais, em azul, + aquele que

forneceu o maior n/mero de detec'.es at+ hoje. Notamos tamb+m em cor cinza claro a po$si'!o dos planetas do Sistema Solar nesse gr*)co. Os quatro pontos em cinza mais abaixo

s!o os planetas Merc/rio, V%nus, Terra e Marte. Nenhum exoplaneta conhecido at+ hoje +

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t!o pequeno quanto estes quatro. Discutiremos a seguir alguns dos principais m+todos de detec'!o de exoplanetas mencionados acima.

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Dist-ncia orbital 2 estrela%m(e versus a massa dos exoplanetas. As cores indicam cada m,todo utilizado para a detec#(o desses exoplanetas, e os m,todos est(o descritos nas mesmas cores ao lado. Fonte: http://exoplanet.eu

Astrometria

Imagem Direta

Microlentes

Trânsitos

Timing

Velocidade Radial

Sistema Solar

Eclipses Exoplanet*rios #Tr2nsitos&Uma das t+cnicas mais utilizadas para detectar exoplanetas + o chamado m+todo de tr2nsi$tos. Essa t+cnica baseia$se em um princ,pio muito simples. Primeiramente vamos de)nir o

que s!o tr2nsitos. O tr2nsito na astronomia refere$se a passagem de um determinado astro

na frente de um outro astro.

Podemos produzir nosso pr(prio tr2nsito, por exemplo, olhe para a Lua, estenda o bra'o, estique o polegar e leve sua m!o lentamente de forma que o polegar passe por cima da im$agem da Lua. Essa passagem chama$se tr2nsito de um polegar sobre a Lua. 5 exatamente as$sim que descobrimos exoplanetas pelo m+todo de tr2nsitos! Por+m, ao inv+s da Lua temos

uma estrela, e no lugar do nosso polegar temos um exoplaneta. Essa passagem na frente da

estrela faz com que a estrela pare'a estar um pouquinho menos brilhante e dessa forma de$tectamos o planeta. Notamos que quanto menor for o planeta, menor ser* a diminui'!o do

brilho que esse planeta causa, assim, torna$se cada vez mais dif,cil detectar planetas me$nores. Planetas do tamanho da Terra s( podem ser detectados por telesc(pios espaciais.

Hoje existem dois telesc(pios espaciais que se dedicam a procurar planetas por esse m+todo,

s!o os sat+lites COROT, da Ag%ncia Espacial Europ+ia #ESA& e a miss!o KEPLER da NASA.

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Ilustra#(o de um tr-nsito de um poss)vel exoplaneta. Abaixo, a curva amarela mostra como seria a medida da diminui#(o do brilho da estrela vista da Terra. Fonte: CNES

Medida do tr-nsito do planeta CoRoT%Exo%1b, o primeiro detectado pelo sat,lite CoRoT. Fonte: ESA

Medida do tr-nsito do planeta CoRoT%Exo%7b. Esse planeta , o menor encontrado at, hoje e possui menos de duas vezes o tamanho da Terra. Fonte: ESA

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Usando 6culos de Gravidade #Microlentes Gravitacionais&Um outro m+todo muito interessante + o chamado m+todo de microlentes gravitacionais. Esse m+todo utiliza$se de um fen"meno muito interessante observado na natureza, a for'a

da gravidade. Essa + a mesma for'a exercida pelo nosso planeta sobre nossos corpos, + tamb+m a respons*vel por nos manter presos - superf,cie e fazer com que as coisas caiam. A

for'a da gravidade + maior em corpos maiores, por exemplo, o Sol produz uma for'a de

atra'!o muito maior do que a Terra. Essa for'a que o Sol produz + t!o grande que ele conse$gue segurar a Terra e todos os outros planetas do Sistema Solar em sua (rbita.

Por+m, o fato da gravidade atrair os corpos j* + bem conhecido h* muito tempo. O fen"meno mais interessante e menos conhecido que esse m+todo utiliza, no entanto, + que a

for'a da gravidade tamb+m atrai a luz. E a luz, ao passar muito perto de um corpo grande

como + o Sol, tem sua trajet(ria desviada devido - gravidade do Sol. Uma das teorias mais

importantes da f,sica, a teoria da relatividade geral, foi comprovada por um experimento que

utiliza$se desse conceito. O experimento consistiu no seguinte: os astr"nomos sabiam que uma estrela iria estar atr*s do Sol, portanto o Sol realizaria um tr2nsito, ou oculta'!o daquela

estrela, portanto, seria imposs,vel de enxergar aquela estrelinha. Por+m, caso a luz daquela

estrela pudesse ser desviada pela gravidade do Sol, os raios de luz que passariam sobre o Sol

seriam atra,dos e mudariam suas trajet(rias, atingindo a Terra, ou seja, enxergar,amos uma

estrela que est* atr*s do Sol. Claro que essa observa'!o deveria ser feita numa situa'!o espe$cial onde o brilho do Sol n!o atrapalhasse, ou seja em um eclipse solar. O experimento foi

bem sucedido e comprovou a teoria.

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3 esquerda est! a foto do eclipse solar de 1919 observado por Arthur Eddington, buscando provas para a teoria da relatividade geral. 3 direita est! uma foto recente de um eclipse solar ocorrido em 1999, obtida

por Luc Viatour.

O m+todo de microlentes utiliza exatamente o mesmo fen"meno, por+m, ao inv+s do Sol, utilizam$se outras estrelas. A gravidade da estrela curva a luz, assim como fazem as lentes de

um (culos, por isso o nome microlentes gravitacionais. Mais do que curvar a luz, esta + in$tensi)cada, assim, pode$se medir a estrela se tornando mais brilhante devido a esse

fen"meno. A presen'a de um planeta em torno da estrela$lente faz com que a luz seja cur$vada 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. Esse m+todo pos$sui o inconveniente de que ele s( acontece uma vez e n!o se repetir* para aquela estrela, por

isso h* somente uma oportunidade de realizar a observa'!o.

Ilustra#(o do efeito de microlente gravitacional observado para a detec#(o de exoplanetas. As imagens abaixo mostram a mesma estrela observada quando n(o h! nenhuma estrela de fundo alinhada 4pain,is da

esquerda e direita5 e quando h! uma estrela de fundo alinhada sendo ampli6cada 4painel central5.

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Que tal Fotografar um Exoplaneta? #Imagem Direta&Fotografa r um p laneta do Sistema Solar + relativamente

f*cil, pois eles est!o entre os as$tros mais brilhantes do c+u. Isso

porque eles est!o pr(ximos,

por+m, como vimos, a medida que nos distanciamos, os planetas

se tornam cada vez mais fracos.

Al+m de serem pouco brilhantes,

os planetas se encontram ao redor

de uma estrela que, assim como o nosso Sol, + normalmente muito

brilhante. Isso faz com que a luz

da estrela ofusque o fraco brilho

dos planetas e dificulte ainda

mais a obten'!o de imagens. A di)culdade de se conseguir essa

foto + compar*vel a fotografar

uma formiga ao lado de um farol

que se encontra a 300 km de

dist2ncia.

Apesar da di)culdade, j* existem imagens diretas de planetas. Essas imagens foram obtidas

utilizando$se de diversas t+cnicas, como o uso de coron(grafos, instrumentos que realizam

eclipses arti)ciais da estrela. Essas imagens s!o obtidas em infra$vermelho, que s!o cores

que nosso olho n!o + capaz de enxergar. Para essas cores, os planetas s!o um pouco mais

brilhantes e as estrelas um pouco mais fracas, isso ajuda na diminui'!o do contraste e mel$hora as condi'.es para obter imagens diretas.

Do que s!o Feitos os Exoplanetas?Recentemente detectou$se pela primeira vez o espectro de um exoplaneta. O que isso signi$)ca? O espectro + a luz decomposta em v*rias cores, assim como o arco$,ris, que forma um

espectro natural da luz do Sol. Podemos produzir um espectro, ou decompor a luz, de diver$sas maneiras, por exemplo, utilizando um prisma de vidro, ou uma mancha de (leo no ch!o que )ca colorida, ou um chafariz de *gua, ou utilizando um CD.

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Primeira imagem de um sistema planet!rio em torno de uma estrela comum. Os tr7s pontos vermelhos indicados por b,c, e d, s(o tr7s poss)veis planetas

pertencentes ao sistema HR 8799. Fonte: Science Express, 13 de novembro d' 2008 % por Christian Marois e outros autores.

O espectro do Sol, quando visto de pertinho, possui uma

caracter,stica muito interes$sante, pode$se notar algumas

falhas nas cores. Essas falhas

s!o produzidas por absor'!o da luz por determinados ele$mentos qu,micos. Um espec$tro de absor'!o de um deter$minado elemento qu,mico, ou

subst2ncia, + como se fosse um c(digo de barras, aqueles

que identi)cam os produtos

no supermercado. V*r ios

estudos feitos em laborat(rio

mapearam todos esses espectros para os principais elementos

qu,micos que conhecemos. Dessa maneira, ao observar o espectro do Sol, sem precisar ir at+

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Concep#(o art)stica do exoplaneta HD 189733 b passando por tr!s da estrela%m(e, quando foi poss)vel medir seu espectro. Fonte: ESA,NASA, M. Kornmesser

4ESA/Hubble5 e STScI.

Espectro de uma estrela para busca por planetas. Notamos as v!rias regi$es escuras devido 2s absor#$es da luz por alguns !tomos e mol,culas 4referimos no texto como 8c1digos de barra95. Esse espectro foi obtido co*

o espectr1grafo do Monte Palomar.

l*, sabemos do que + feito o nosso Sol. Da mesma maneira podemos descobrir do que s!o feitas as outras estrelas. A Terra possui uma atmosfera que + constitu,da principalmente do

g*s nitrog%nio e oxig%nio, al+m de outros gases em menor quantidade. Esses elementos

tamb+m produzem seus 0c(digos de barra1 no espectro. Assim, podemos detectar a compo$si'!o atmosf+rica da Terra mesmo estando longe dela. Lembram que no in,cio dessa se'!o

foi dito que detectou$se pela primeira vez o espectro de um exoplaneta? Pois ent!o, essa foi a primeira vez que detectou$se qual tipo de g*s existe nesses planetas, ou pelos menos em

alguns deles. Por+m, essa ainda + uma t+cnica muito limitada e que se encontra em desenvol$vimento.

Acredita$se que a /nica maneira de se saber com certeza se existe vida em um outro planeta,

+ medindo a composi'!o da sua atmosfera e descobrindo gases que s!o produzidos exclusi$vamente por processos biol(gicos. A Terra pode servir como um bom laborat(rio, uma vez

que j* sabemos que aqui possui vida, e ent!o buscaremos padr.es parecidos com aqueles en$contrados aqui na Terra.

Efeitos Gravitacionais #Velocidade Radial&A t+cnica de maior sucesso para a detec'!o de exoplanetas + a chamada t+cnica de Veloci$dades Radiais. Essa t+cnica sozinha detectou mais de 757 de todos os exoplanetas encontra$dos at+ o momento. O nome da t+cnica est* relacionado - velocidade da estrela em uma de$terminada dire'!o, medida com os telesc(pios. Para medir essa velocidade utiliza$se os

mesmos espectros descritos na se'!o anterior. Aqueles 0c(digos de barra1 impressos no es$pectro da estrela se movimentam a medida que a estrela se movimenta, sendo assim uma

maneira de se medir a velocidade da estrela com grande precis!o. Mas como se detectam planetas medindo a velocidade da estrela?

Vimos que as estrelas exercem uma for'a gravitacional sobre os planetas, mantendo$os em

(rbita. Da mesma maneira, os planetas tamb+m exercem for'a gravitacional sobre a estrela,

por+m, muito mais fraca que aquela exercida pela estrela. Assim, da mesma forma que os

planetas realizam (rbitas ao redor da estrela, a estrela tamb+m realiza pequenas (rbitas ao redor de um ponto chamado baricentro, que + o ponto de equil,brio entre os dois corpos.

Como a estrela + muito maior que o planeta, esse ponto de equil,brio normalmente localiza$se dentro da pr(pria estrela. Portanto, a estrela realiza (rbitas que mais se parecem com um

bamboleio. Medir esse bamboleio da estrela requer uma grande precis!o instrumental, que

s( foi poss,vel com uma tecnologia inventada h* alguns anos. O primeiro exoplaneta foi de$tectado em 1996 utilizando esse m+todo.

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Uma outra t+cnica utiliza$se do mesmo princ,pio descrito acima, esta + a t+cnica de as$trometria. Astrometria + a medida das posi'.es dos corpos celestes, uma ci%ncia t!o antiga

quanto a pr(pria astronomia. Na detec'!o de exoplanetas, utiliza$se a medida da posi'!o das

estrelas para observar novamente aquele bamboleio descrito acima. Essa t+cnica + comple$mentar -s velocidades radiais, pois, utilizando as duas em conjunto, pode$se obter muito

mais informa'!o a respeito do planeta. Por+m, novamente, a detec'!o desses movimentos + muito dif,cil, necessitando uma precis!o atrom+trica que hoje s( pode ser alcan'ada a partir

de observa'.es realizadas com telesc(pios espaciais.

Qual Exoplaneta se Parece mais com a Terra?Hoje j* s!o conhecidos mais de 300 exoplanetas, por+m a grande maioria + bem diferente

dos planetas do Sistema Solar. Os exoplanetas s!o em geral muito grandes e pr(ximos das

estrelas$m!es. Esse fato n!o quer dizer que todos os exoplanetas s!o assim, isso + apenas um efeito causado pela di)culdade em se detectar planetas menores e mais distantes. Hoje, por

exemplo, mesmo com toda a tecnologia e desenvolvimento da ci%ncia, ainda n!o ser,amos

capazes de detectar um planeta igual a Terra situado na estrela mais pr(xima do Sistema So$lar. Esse quadro est* mudando, e aos poucos detectam$se planetas cada vez mais parecidos

com a Terra. Hoje, os planetas que mais se assemelham ao nosso, s!o os chamados Super Terras. Essa + uma nova classe de planetas que n!o existia antes de descobrirem os primeiros

exoplanetas. Essa classe n!o existia pois n!o h* nenhuma super$terra ao redor do Sol.

Medida do bamboleio da estrela devido 2 presen#a de planetas em sua 1rbita.

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As super$terras s!o planetas com 5 a 10 vezes mais massa que o nosso planeta, s!o possivel$mente rochosos, com um tamanho muito maior que a Terra, podendo em alguns casos serem

planetas completamente cobertos por *gua. Um dos exoplanetas como estes, encontrados

recentemente em torno da estrela Gliese 581, possui uma caracter,stica interessante que fez

com que ele se tornasse um dos mais famosos. Esse planeta se encontra dentro da zona

habit*vel do sistema a que ele pertence. Explicaremos a seguir o que + zona habit*vel.

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Super Terra % concep#(o art)stica de Gliese 581 c. Fonte: ESO

De6ni#(o da Zona Habit!vel em azul. Esse gr!6co mostra o tamanho da estrela em fun#(o da dist-ncia dos planetas a estrela. Os planetas do Sistema Solar s(o mostrados para compara#(o.

O Sol parece ideal para a gente, pois recebemos a quantidade certa de radia'!o para que nosso planeta se mantenha aquecido na medida certa que a vida necessita. Por+m se es$tiv+ssemos a mesma dist2ncia que o planeta Merc/rio, morrer,amos queimados devido a alta

intensidade da radia'!o solar. Por outro lado, se estiv+ssemos a uma dist2ncia muito grande,

como + o caso de Marte, e todos outros planetas al+m da (rbita de Marte, os oceanos da

Terra se congelariam, e todos morrer,amos por falta de calor. Isso ocorre porque a radia'!o do Sol n!o chega com tanta intensidade para regi.es mais distantes. Portanto, deve existir

uma faixa ao redor do Sol, onde a Terra consiga manter uma temperatura agrad*vel para sus$tentar a vida. Essa faixa + chamada Zona Habit*vel.

A zona habit*vel ao redor do Sol + diferente de outras estrelas, por exemplo, estrelas mais

frias que o Sol possuem sua zona habit*vel mais pr(xima da estrela, e por outro lado as estre$las mais quentes favorecem regi.es mais distantes. Em Gliese 581, a super$terra que foi en$contrada localiza$se muito pr(xima da estrela, por+m a estrela + uma daquelas bem mais

frias que o nosso Sol. A dist2ncia que encontraram esse planeta + su)ciente para que a ra$dia'!o da estrela mantenha o planeta a uma temperatura semelhante -quela aqui na Terra, se

tornando o primeiro planeta encontrado at+ hoje que tem chances de possuir condi'.es habit*veis. Hoje ainda sabe$se muito pouco a respeito desse planeta, por isso n!o se pode

a)rmar nada com certeza, por+m, dentre as centenas de exoplanetas encontradas at+ o mo$mento, este ainda + aquele considerado com melhores condi'.es de comportar vida. Dentro

de poucos anos, provavelmente ser!o encontrados muitos outros planetas com mais chances

de encontrar vida do que este, por+m, por ser o /nico at+ o momento, faz$se muitas especu$la'.es a respeito de um planeta que pouco se conhece.

Quando encontraremos uma outra Terra?Apesar das di)culdades e limita'.es, nunca estivemos t!o perto de encontrar planetas do

tamanho da Terra. A pesquisa em exoplanetas hoje + uma das que mais cresce em toda a

ci%ncia, e com isso, mais e mais cientistas e grupos de pesquisa mergulham nesse campo para

trabalhar na detec'!o de novos objetos. A motiva'!o + uma s(; todos em busca de outros mundos com seres vivos. Mas ent!o, quando encontraremos uma outra Terra? 5 dif,cil dizer

com certeza, mas nos pr(ximos dez anos, j* seremos capazes de detectar outras Terras, e se

elas existirem, com certeza ser!o descobertas.

Encontrar um planeta como a Terra, por+m, n!o signi)ca encontrar vida. V%nus, por exem$plo, + um planeta praticamente g%meo da Terra, com uma diferen'a fundamental para a vida $ a composi'!o da sua atmosfera. V%nus + um dos ambientes mais hostis para a vida que

conhecemos no Sistema Solar. Portanto, al+m da detec'!o, ainda ser!o necess*rios diversos

estudos para que se possa obter a informa'!o se existe ou n!o algum ser vivo habitando esse

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planeta. Isso provavelmente ainda levar* algumas d+cadas, pois depende de tecnologias muito caras em miss.es espaciais que duram muitos anos para serem desenvolvidas.

Poss,veis Indicadores de Vida em Exoplanetas

H* algumas caracter,sticas, que, se forem descobertas em exoplanetas, tornar!o esse planeta

um s+rio candidato a possuir seres vivos extra$terrestres. Abaixo segue uma breve lista de

algumas dessas principais caracter,sticas:

• Residir em uma zona habit*vel em torno da estrela.

• Sua estrela$m!e n!o ser muito ativa.

• Possuir idade su)ciente para evolu'!o da vida.

• Possuir uma superf,cie s(lida ou l,quida.

• Possuir *gua.

Ilustra#(o comparando os tamanhos dos planetas Terra e V7nus. Fonte: ©Walter Myers

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• Possuir gases atmosf+ricos produzidos por rea'.es biol(gicas, como o g*s metano e oz"nio.

• Possuir caracter,sticas que na Terra s!o produzidas pelos seres vivos, como + a aus%ncia do

carbono na atmosfera e a presen'a de cloro)la devido -s plantas.

• Possuir campo magn+tico intenso, assim como a Terra.

Dentre todas essas caracter,sticas, apenas algumas s!o seguramente indicadores de vida, pois a presen'a da maioria delas podem apenas garantir as condi'.es necess*rias, mas n!o su)$cientes para a exist%ncia de vida. Por isso, deve$se tomar o cuidado para que n!o identi$)quemos poss,veis candidatos como planetas habitados, quando estes s!o apenas poss,veis

candidatos a comportarem algum tipo de vida. Novamente, utilizando uma analogia com ob$jetos do Sistema Solar, existem luas, como s!o os casos de Encelados #lua de Saturno& e Eu$ropa #lua de J/piter&, que muito provavelmente possuem um oceano de *gua l,quida abaixo

de suas superf,cies. Esse fato garantiria a esses corpos a capacidade de abrigar seres vivos.

Por+m, at+ hoje n!o se tem provas concretas de que esses oceanos existam e tampouco pro$vas de que qualquer ser vivo habite essas luas. Esperamos que as pesquisas nos pr(ximos

anos respondam essas perguntas.

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