Encontradas duas famílias de cometas em torno de estrela próxima

Maior censo até hoje de exocometas em torno de Beta Pictoris

(ESO) O instrumento HARPS, em operação no Observatório de La Silla do ESO no Chile, foi utilizado no censo mais completo feito até hoje de cometas em torno de outra estrela. Uma equipe de astrônomos franceses estudaram quase 500 cometas individuais que orbitam a estrela Beta Pictoris e descobriram que estes objetos pertencem a duas famílias distintas de exocometas: exocometas velhos que fizeram já várias passagens próximo da estrela e exocometas mais jovens que se formaram provavelmente da recente destruição de um ou mais objetos maiores. Os novos resultados serão publicados na revista Nature a 23 de outubro de 2014.

Beta Pictoris é uma estrela jovem situada a cerca de 63 anos-luz de distância do Sol. Tem apenas 20 milhões de anos de idade e encontra-se rodeada por um disco de material enorme - um sistema planetário jovem muito ativo onde o gás e a poeira são produzidos tanto pela evaporação de cometas como pela colisão de asteroides.

Flavien Kiefer (IAP/CNRS/UPMC), autor principal do novo estudo explica: ”Beta Pictoris é um alvo muito interessante! Observações detalhadas dos seus exocometas fornecem pistas que nos ajudam a compreender que processos ocorrem neste tipo de sistemas planetários jovens”.

Durante quase 30 anos os astrônomos observaram variações sutis na radiação emitida por Beta Pictoris, que se pensava serem causadas pela passagem de cometas em frente da própria estrela. Os cometas são corpos pequenos - com alguns quilômetros de tamanho - ricos em gelos que se evaporam quando o corpo se aproxima da estrela, produzindo enormes caudas de gás e poeira, que podem absorver alguma da radiação que passa através delas. A fraca luz emitida pelos exocometas é ofuscada pela radiação da estrela brilhante e por isso não se conseguem obter imagens diretas destes objetos a partir da Terra.

Para estudar os exocometas de Beta Pictoris, a equipe analisou mais de 1000 observações obtidas entre 2003 e 2011 com o instrumento HARPS, montado no telescópio de 3,6 metros do ESO, no Observatório de La Silla, no Chile.

Os investigadores selecionaram uma amostra de 493 exocometas diferentes. Alguns exocometas foram observados por diversas vezes e durante algumas horas. Uma análise detalhada permitiu obter medições da velocidade e tamanho das nuvens de gás. Foram também deduzidas algumas das propriedades orbitais de cada um dos cometas, como a forma e orientação da órbita e a distância à estrela.

Este tipo de análise efetuada em várias centenas de exocometas pertencentes a um único sistema exoplanetário é única. O trabalho revelou a presença de dois tipos distintos de famílias de exocometas: uma família de exocometas cujas órbitas são controladas por um planeta de grande massa [1] e outra família, provavelmente originada pela destruição recente de um ou mais objetos maiores. Diferentes famílias de cometas existem igualmente no Sistema Solar.

Os exocometas da primeira família apresentam uma variedade de órbitas e mostram atividade relativamente fraca com baixas taxas de produção de gás e poeira, o que sugere que estes cometas gastaram já o seu conteúdo em gelo durante múltiplas passagens perto de Beta Pictoris [2].

Os exocometas da segunda família encontram-se muito mais ativos e deslocam-se em órbitas quase idênticas [3], o que sugere que os membros desta família têm todos a mesma origem: provavelmente a destruição de um objeto maior cujos fragmentos se encontram numa órbita rasante da estrela Beta Pictoris.

Flavien Kiefer conclui: “Esta é a primeira vez que um estudo estatístico determina a física e órbitas de um grande número de exocometas. Este trabalho dá-nos um olhar fantástico sobre os mecanismos que estavam presentes no Sistema Solar logo após a sua formação, há cerca de 4,5 bilhões de anos atrás”.

Notas
[1] Um planeta gigante, Beta Pictoris b, foi descoberto em órbita a cerca de um bilhão de quilômetros da estrela e estudado através de imagens de alta resolução obtidas com ótica adaptativa.

[2] Mais ainda, as órbitas destes cometas (excentricidade e orientação) são exatamente as previstas para cometas apanhados em ressonância orbital com um planeta de elevada massa. As propriedades dos cometas da primeira família mostram que este planeta em ressonância deve estar a cerca de 700 milhões de quilômetros da estrela - perto do local onde o planeta Beta Pictoris b foi descoberto.

[3] O que os torna semelhantes aos cometas da família Kreutz do Sistema Solar, ou aos fragmentos do Cometa Shoemaker-Levy 9, que chocou com o planeta Júpiter em julho de 1994.
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Estudo comprova teoria sobre formação de sistemas planetários (Ciência 2.0)

Hubble mapeia a temperatura e vapor de água em exoplaneta extremo

(Astronomia On Line - Portugal) Uma equipa de cientistas, usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA, fez o mapa global mais detalhado até agora de um planeta turbulento para lá do nosso Sistema Solar, revelando os seus segredos de temperatura do ar e vapor de água.

As observações do Hubble mostram que o exoplaneta, chamado WASP-43b, não é propriamente um lar acolhedor. É um mundo de extremos, onde ventos ardentes uivam à velocidade do som com temperaturas que rondam os 1600 graus Celsius no lado diurno, quente o suficiente para derreter aço, até um lado nocturno onde as temperaturas mergulham abaixo dos 540 graus Celsius.

Os astrónomos mapearam as temperaturas em diferentes camadas da atmosfera do planeta e traçaram a quantidade e distribuição do vapor de água. Os resultados têm implicações para a compreensão da dinâmica atmosférica e de como os planetas gigantes como Júpiter são formados.

"Estas medições abriram as portas para um novo tipo de comparações das propriedades de diferentes tipos de planetas," afirma o líder da equipa Jacob Bean, da Universidade de Chicago, EUA.

Descoberto em 2011, WASP-43b está localizado a 260 anos-luz de distância. O planeta está demasiado distante para ser fotografado, mas dado que a sua órbita atravessa a estrela, do ponto de vista da Terra, os astrónomos podem detectá-lo observando a diminuição do brilho estelar quando o planeta passa à sua frente.

"As nossas observações são a primeira do seu tipo no que corresponde a fornecer um mapa bidimensional na longitude e altitude da estrutura térmica do planeta, mapa este que pode ser usado para restringir a circulação e modelos dinâmicos para exoplanetas quentes," afirma Kevin Stevenson, membro da equipa e também da mesma universidade.

Como uma bola quente predominantemente de hidrogénio gasoso, não existem características de superfície, como oceanos ou continentes que podem ser usados para seguir a sua rotação. Somente a diferença de temperatura entre os lados diurno e nocturno pode ser usada por um observador remoto para marcar a passagem de um dia neste mundo.

O planeta é aproximadamente do mesmo tamanho que Júpiter, mas tem quase duas vezes a sua densidade. O planeta está tão perto da sua estrela-mãe, uma anã alaranjada, que completa uma órbita em apenas 19 horas. O planeta está também bloqueado gravitacionalmente, e assim sendo mantém sempre o mesmo hemisfério voltado para a estrela, tal como a Lua mostra sempre a mesma face à Terra.

Esta foi a primeira vez que os astrónomos foram capazes de observar três rotações completas em qualquer exoplaneta, o que ocorreu ao longo de quatro dias. Os cientistas combinaram dois métodos anteriores de análise exoplanetária numa técnica sem precedentes para estudar a atmosfera de WASP-43b. Usaram espectroscopia, dividindo a luz do planeta nas suas cores componentes, para determinar a quantidade de água e temperaturas da atmosfera. Ao observar a rotação do planeta, os astrónomos foram capazes de medir com precisão a forma como a água é distribuída em diferentes longitudes.

Dado que não existe nenhum planeta com estas condições no nosso Sistema Solar, a caracterização da atmosfera de um mundo tão bizarro como este fornece um laboratório único para melhor compreender a formação de planetas e a física planetária.

"O planeta é tão quente que toda a água na sua atmosfera é vaporizada, em vez de se condensar em nuvens geladas como em Júpiter," afirma Laura Kreidberg, pertencente à equipa e da Universidade de Chicago.

A quantidade de água nos planetas gigantes do Sistema Solar é pouco conhecida, porque a água que se precipitou para fora da atmosfera superior de planetas gigantes e gasosos como Júpiter está sob a forma de gelo. Mas nos chamados "Júpiteres quentes", gigantes de gás que têm temperaturas elevadas porque orbitam muito perto das suas estrelas, a água está em vapor e pode ser facilmente rastreada.

"Pensa-se que a água desempenhe um papel importante na formação dos planetas gigantes, já que corpos parecidos com cometas bombardeiam planetas jovens, entregando a maior parte da água e outras moléculas que podemos observar," afirma Jonathan Fortney, membro da equipa e da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, EUA.

A fim de compreender como é que os planetas gigantes se formam, os astrónomos querem saber como é que são enriquecidos com elementos diferentes. A equipa descobriu que WASP-43b tem aproximadamente a mesma quantidade de água que seria de esperar para um objecto com a mesma composição química que o Sol, lançando luz sobre a sua formação. A equipa pretende fazer medições da abundância de água noutros planetas.

Os resultados foram apresentados em dois artigos, um publicado online ontem na Science Express e o outro na revista The Astrophysical Journal Letters de passado dia 12 de Setembro.
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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.

(Observador - Portugal) 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, em França. 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.”

(continua aqui)

Sinais de formação de sistema planetário em torno da estrela HD169142

(Astronomia On Line - Portugal) Os planetas formam-se a partir de discos de gás e poeira que orbitam estrelas jovens. Assim que a "semente" do planeta - composta por um pequeno agregado de poeira - é formada, continua a recolher material e esculpe uma cavidade ou lacuna no disco ao longo do seu percurso orbital.

Esta fase de transição entre o disco original e o sistema planetário, difícil de estudar e ainda muito pouco conhecida, é precisamente o que foi observado na estrela HD169142 e é discutido em dois artigos publicados na revista The Astrophysical Journal Letters.

"Embora nos últimos anos tenham sido descobertos mais de 1700 exoplanetas, poucos foram observados directamente, e até à data nunca tínhamos sido capazes de capturar uma imagem inequívoca de um planeta ainda em formação," afirma Mayra Osorio, investigadora do Instituto de Astrofísica da Andaluzia (IAA-CSIC), autora principal de um dos artigos. "Em HD 169142 podemos na verdade estar a ver estas sementes de gás e poeira que mais tarde se transformarão em planetas."

HD169142 é uma estrela jovem com duas vezes a massa do Sol e cujo disco se estende até 250 UA (1 UA, ou unidade astronómica, é uma unidade equivalente à distância entre a Terra e o Sol, cerca de 150 milhões de quilómetros). O sistema encontra-se numa orientação óptima para o estudo da formação planetária porque é visto de face.

O primeiro artigo explora o disco de HD169142 com o radiotelescópio VLA (Very Large Array), que pode detectar grãos de poeira com centímetros de tamanho. Os resultados, combinados com dados infravermelhos que traçam a presença de poeira microscópica, revelam duas lacunas no disco, uma na região interior (entre 0,7 e 20 UA) e outra mais distante e menos desenvolvida entre 30 e 70 UA.

"Esta estrutura já sugeriu que o disco está a ser modificado por dois planetas ou objectos sub-estelares mas, adicionalmente, os dados de rádio revelam a existência de um aglomerado de material dentro da abertura exterior, localizado aproximadamente à distância da órbita de Neptuno, que aponta para a existência de um planeta em formação," comenta Osorio.

O segundo estudo focou-se na busca de fontes infravermelhas nas lacunas do disco, usando o VLT (Very Large Telescope). Encontraram um sinal brilhante na abertura interna, que poderá corresponder a um planeta em formação ou a uma jovem anã branca (uma espécie de estrela falhada que nunca chegou a ter massa suficiente para despoletar as reacções nucleares características das estrelas).

Os dados infravermelhos, no entanto, não reforçaram a presença de um objecto na abertura exterior como as observações no rádio sugeriram. Esta não-detecção pode ser devida a limitações técnicas: os cientistas calcularam que um objecto com uma massa entre 0,1 e 18 vezes a massa de Júpiter, rodeado por um invólucro frio, pode muito bem permanecer por detectar no comprimento de onda observado.

"Em observações futuras seremos capazes de verificar se o disco alberga um ou dois objectos. Em qualquer caso, HD 169142 permanece um objecto promissor pois é um dos poucos discos de transição conhecidos e está a revelar-nos o ambiente onde os planetas se formam," conclui Osorio.
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Cientistas americanos detectam água na atmosfera de exoplaneta

Planeta tem tamanho de Netuno e orbita ao redor da estrela HAT-P-11. Descoberta foi publicada na revista 'Nature.

(Efe/G1) Cientistas americanos detectaram pela primeira vez vapor de água na atmosfera de um exoplaneta do tamanho de Netuno, um achado publicado nesta quarta-feira (24) na revista 'Nature' que permite avançar rumo à identificação de mundos além de nosso Sistema Solar com condições similares às da Terra.

Até o momento, só era possível analisar a composição atmosférica de grandes exoplanetas gasosos, similares a Júpiter, enquanto agora foi medida a presença de água em um corpo com um raio quatro vezes maior que o da Terra.

O pesquisador da Universidade de Maryland Jonathan Fraine e seus colegas utilizaram uma técnica chamada espectrometria de transmissão para obter a composição atmosférica do planeta HAT-P-11b, a uma distância de cerca de 122 anos luz.

O planeta extrasolar, na constelação de Cisne, orbita ao redor da estrela HAT-P-11.

Trata-se do menor planeta e mais frio no qual foram detectados até agora sinais de presença de água, um dos elementos essenciais para que a vida possa se desenvolver.

A partir de imagens obtidas pelos telescópios Hubble e Spitzer, os cientistas encontraram pela primeira vez um planeta de tamanho médio no qual uma grossa camada de nuvens não impede a medição da composição de sua atmosfera.

Na maioria de ocasiões, densas nuvens compostas por todos os tipos de elementos impedem a análise das camadas mais profundas da atmosfera dessa classe de corpos.

Esse mesmo obstáculo virou um problema há décadas para estudar planetas do sistema solar como Júpiter, coberto de nuvens estratificadas de amoníaco, e Vênus, onde se estendem grossas nuvens de ácido sulfúrico.

Dada a impossibilidade de enviar sondas espaciais para estudar distantes exoplanetas, os cientistas tratam de estabelecer sua composição atmosférica a partir da informação do espectro electromagnético que chega à Terra.

Até agora, os cientistas tinham tratado sem sucesso de analisar a atmosfera de outros quatro planetas extrasolares de um tamanho similar ou menor ao de Netuno.

No caso do HAT-P-11b, por outro lado, foi possível apreciar claras marcas no espectro que delatam a presença de moléculas de vapor de água, assim como de hidrogênio e vestígios de átomos pesados.

O achado é considerado chave para compreender a formação e a evolução dessa classe de exoplanetas, segundo aponta o estudo da 'Nature'.
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Planetas com dois sóis são comuns

(Mensageiro Sideral - Folha) O Universo é ainda mais interessante — e propício ao surgimento da vida — do que se supunha até agora. Um novo estudo feito por astrônomos americanos acaba de demonstrar que planetas que têm dois sóis são extremamente comuns, talvez até mais prevalentes do que os sistemas planetários em torno de estrelas solitárias, como o nosso Sol.

É uma surpresa, porque até bem poucos anos atrás imaginava-se que a presença de duas ou mais estrelas girando em torno de um centro de gravidade comum em geral inibisse o surgimento de sistemas planetários estáveis. O novo trabalho, produzido com dados do telescópio espacial Kepler combinados a observações feitas em terra, sugere outra coisa. Aparentemente, a chance de encontrar um planeta em torno de uma estrela solitária, como o Sol, é praticamente a mesma de achá-lo ao redor de um astro duplo.

“É interessante e empolgante que sistemas de exoplanetas com companheiros estelares sejam muito mais comuns do que se acreditava até uns poucos anos atrás”, afirmou Elliott Horch, da Universidade Estadual do Sul de Connecticut, nos Estados Unidos, primeiro autor do trabalho, aceito para publicação no “Astrophysical Journal”.

Como cerca de 40% a 50% de todas as estrelas na Via Láctea são binárias, o trabalho permite duas conclusões importantes: a primeira é a de que o Universo é na verdade muito mais amigável à formação de planetas estáveis — e, portanto, ao surgimento da vida — do que antes se imaginava.

A segunda, apenas aparentemente desanimadora, é a de que ainda temos que comer muito arroz-com-feijão para compreender em detalhe os processos que levam à formação de sistemas planetários nas variadas arquiteturas observadas lá fora. Mas isso na verdade é razão para festa entre os astrônomos. Em ciência, o prazer do desafio está nas dúvidas, não nas certezas.

Afinal de contas, quem diria, alguns anos atrás, que um planeta com dois sóis, como o fictício Tatooine (lar de Anakin e Luke Skywalker na saga “Star Wars”), seria tão comum na Via Láctea quanto planetas como a Terra, orbitando um Sol solitário? É uma surpresa, e das boas.

A DESCOBERTA
O primeiro passo do trabalho americano foi escolher cerca de 600 estrelas observadas pelo Kepler que tinham algum sinal de planetas ao seu redor. O satélite detectava esses indícios na forma de uma pequena redução momentânea de brilho da estrela (como se um planeta estivesse passando à sua frente, bloqueando parte da luz). Nem todos são mesmo planetas, mas sabe-se que os falsos positivos equivalem a cerca de 10% do total.

É importante mencionar que o Kepler detecta apenas uma pequena fração de todos os planetas existentes na região do céu para o qual ele está apontado, que por sua vez corresponde a apenas 0,25% de toda a abóbada celeste. Somente aqueles sistemas planetários que estão alinhados de modo que o planeta passe à frente da estrela em nossa linha de visada acabam identificados.

Pois bem, o grupo pegou essas 600 estrelas com potenciais planetas e as observou, usando para isso telescópios em solo, com uma técnica relativamente recente chamada de “speckle” (algo como “salpico”, em português). A ideia é registrar muito rapidamente a luz dessas estrelas, abrindo e fechando a captação em uma fração de segundo, de forma a coletar a menor quantidade possível de fótons (partículas luminosas). Por quê? Se você capta muita luz, as estrelas — brilhantes como são — “estouram” seu brilho na imagem e você não consegue enxergar se o astro é solitário ou tem algum companheiro estelar menos brilhante próximo. São obtidas várias imagens, que depois são combinadas e processadas numa só por um sofisticado programa de computador. Com o “speckle”, é possível identificar que estrelas são binárias.

Dos 600 objetos observados com essa técnica nos observatórios Gemini Norte, no Havaí, e WIYN, em Kitt Peak, no Arizona, os astrônomos conseguiram detectar 49 que muito provavelmente são estrelas duplas. Em paralelo, eles rodaram simulações para descobrir que percentual das estrelas duplas seriam detectadas pelo método (nem todas seriam, dependendo da distância entre os astros ou da possibilidade de um estar à frente do outro na captação da imagem). Juntando as duas coisas, eles chegaram à conclusão de que tanto faz se a estrela é solitária ou dupla — a chance de haver planetas ao seu redor é aproximadamente a mesma.

NOVAS INCERTEZAS
O resultado também é um ótimo exemplo de como é complicado caracterizar os sistemas planetários com precisão, diante das poucas informações que temos.

O tamanho do planeta detectado, por exemplo, é estimado com base no quanto da luz da estrela é bloqueada — ou seja, da relação de proporção entre o diâmetro da estrela e do planeta. Contudo, se de repente descobrimos que o astro é duplo, e não simples, tem mais luz vindo na nossa direção do que antes imaginávamos. Com isso, o planeta tende a ser maior do que a estimativa original.

Outra coisa é que, se a estrela é dupla, fica difícil saber em torno de qual das duas estrelas — ou, se bobear, em torno de ambas — o planeta está girando.

Por isso a importância da complementaridade das diversas técnicas de detecção e estudo de exoplanetas. É como se, a cada sistema planetário, os cientistas estivessem montando um quebra-cabeças diferente. E por vezes ter só uma parte das peças não permite que a gente veja que figura ele vai formar.

Não é à toa que o Mensageiro Sideral considera esta uma época especial na história da humanidade. Estamos, devagar e com cuidado, começando a compreender toda a grandeza criativa do Universo. E a era das grandes descobertas está apenas começando. Os próximos anos serão de arrepiar.