4405: Primeiros resultados do Cheops: o observador de exoplanetas da ESA revela mundo extraterrestre extremo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista do exoplaneta WASP-189b orbitando a sua estrela hospedeira. O sistema foi observado pela missão Cheops da ESA a fim de determinar características chave. Por exemplo, a estrela-mãe é maior e mais de 2000º C mais quente que o nosso próprio Sol, de modo que brilha de cor azul. O planeta tem uma órbita inclinada – não viaja no equador, mas passa perto dos pólos da estrela.
É um dos exoplanetas mais quentes e mais extremos conhecidos até à data, e cai na classe de Júpiteres ultra-quentes.
Crédito: ESA

A nova missão de exoplanetas da ESA, Cheops, encontrou um sistema planetário próximo que contém um dos planetas extras-solares mais quentes e extremos conhecidos até hoje: WASP-189b. A descoberta, a primeira da missão, demonstra a capacidade única do Cheops em lançar luz sobre o Universo ao nosso redor, ao revelar os segredos destes mundos alienígenas.

Lançado em Dezembro de 2019, Cheops (Characterising Exoplanet Satellite) foi projectado para observar estrelas próximas conhecidas por albergar planetas. Ao medir de maneira ultra-precisa as mudanças nos níveis de luz provenientes desses sistemas à medida que os planetas orbitam as suas estrelas, Cheops pode, inicialmente, caracterizar esses planetas – e, por sua vez, aumentar a nossa compreensão de como estes se formam e evoluem.

A nova descoberta diz respeito a um designado “Júpiter ultra-quente” denominado WASP-189b. Júpiteres quentes, como o nome sugere, são planetas gasosos gigantes, um pouco como Júpiter no nosso próprio Sistema Solar; no entanto, orbitam muito, muito mais perto da sua estrela hospedeira e, portanto, são aquecidos a temperaturas extremas.

WASP-189b fica cerca de 20 vezes mais perto da sua estrela do que a Terra está do Sol, e completa uma órbita em apenas 2,7 dias. A sua estrela hospedeira é maior e 2000 graus mais quente do que o Sol e, portanto, parece ter um brilho azul. “Sabe-se que apenas um punhado de planetas existem em torno de estrelas tão quentes, e este sistema é de longe o mais brilhante,” disse Monika Lendl, da Universidade de Genebra, Suíça, principal autora do novo estudo. “WASP-189b também é o Júpiter quente mais brilhante que podemos observar conforme passa na frente ou atrás da sua estrela, tornando todo o sistema realmente intrigante.”

Primeiro, Monika e os seus colegas usaram Cheops para observar WASP-189b enquanto passava por trás da sua estrela hospedeira – uma ocultação. “Como o planeta é tão brilhante, há na verdade uma queda perceptível na luz que vemos proveniente do sistema quando este sai de vista por um breve momento,” explica Monika. “Usámos isso para medir o brilho do planeta e restringir a sua temperatura a uns escaldantes 3200 graus C.”

Isto torna WASP-189b um dos planetas mais quentes e extremos, e totalmente diferente de qualquer um dos planetas do Sistema Solar. Nestas temperaturas, até mesmo metais como o ferro derretem e se transformam em gás, tornando o planeta claramente inabitável.

Em seguida, Cheops observou WASP-189b a passar em frente da sua estrela – um trânsito. Os trânsitos podem revelar muito sobre o tamanho, a forma e as características orbitais de um planeta. Isto era verdade para WASP-189b, que foi considerado maior do que se pensava, quase 1,6 vezes o raio de Júpiter.

“Também vimos que a própria estrela é interessante – não é perfeitamente redonda, mas maior e mais fria no seu equador do que nos pólos, fazendo com que os pólos da estrela pareçam mais brilhantes,” diz Monika. “Está a girar tão rápido que está a ser puxada para fora no seu equador! Somando-se a essa assimetria está o facto de que a órbita de WASP-189b é inclinada; não viaja ao redor do equador, mas passa perto dos pólos da estrela.”

Ver esta órbita inclinada aumenta o mistério existente de como os Júpiteres se formam. Para um planeta ter uma órbita tão inclinada, deve ter sido formado mais para fora e depois empurrado para dentro. Acredita-se que isto aconteça quando vários planetas dentro de um sistema disputam uma posição ou quando uma influência externa – outra estrela, por exemplo – perturba o sistema, empurrando gigantes gasosos em direcção à sua estrela e em órbitas muito curtas que são altamente inclinadas. “Uma vez que medimos tal inclinação com o Cheops, isto sugere que o WASP-189b passou por tais interacções no passado,” acrescenta Monika.

Monika e os seus colegas usaram as observações altamente precisas e as capacidades ópticas de Cheops para revelar os segredos de WASP-189b. O Cheops abriu o seu “olho” em Janeiro deste ano e começou as operações científicas de rotina em Abril, e tem vindo a trabalhar para expandir a nossa compreensão dos exoplanetas e do cosmos próximo desde então.

“Este primeiro resultado de Cheops é extremamente empolgante: é uma evidência definitiva de que a missão está a cumprir a sua promessa em termos de precisão e desempenho,” disse Kate Isaak, cientista do projecto Cheops na ESA.

Milhares de exoplanetas, a grande maioria sem análogos no nosso Sistema Solar, foram descobertos no último quarto de século, e muitos mais virão de pesquisas terrestres e missões espaciais actuais e futuras.

“Cheops tem um papel de ‘acompanhamento’ único a desempenhar no estudo desses exoplanetas,” acrescenta Kate. “Investigará trânsitos de planetas que foram descobertos a partir do solo e, quando possível, medirá com mais precisão os tamanhos de planetas já conhecidos por transitarem as suas estrelas hospedeiras. Ao investigar exoplanetas nas suas órbitas com Cheops, podemos fazer uma caracterização inicial das suas atmosferas e determinar o aspecto e as propriedades de quaisquer nuvens presentes.”

Nos próximos anos, Cheops irá acompanhar centenas de planetas conhecidos que orbitam estrelas brilhantes, construindo e ampliando o que foi feito aqui para WASP-189b. A missão é a primeira de uma série de três missões científicas da ESA com foco na detecção e caracterização de exoplanetas: também tem um potencial significativo de descoberta – desde a identificação de alvos principais para missões futuras que irão sondar atmosferas exoplanetárias, até à busca de novos planetas e exoluas.

“Cheops não só aprofundará a nossa compreensão dos exoplanetas,” diz Kate, “mas também do nosso próprio planeta, Sistema Solar e do ambiente cósmico mais amplo.”

Astronomia On-line
29 de Setembro de 2020

 

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3573: Cheops observa os seus primeiros exoplanetas e está pronto para a ciência

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista da estrela HD 93396 e do seu Júpiter quente, KELT-11b.
HD 93396 é uma estrela amarela sub-gigante localizada a 320 anos-luz de distância, um pouco mais fria e três vezes maior do que o nosso Sol. Hospeda um planeta gasoso inchado, KELT-11b, cerca de 30% maior que Júpiter, numa órbita muito mais próxima da estrela do que Mercúrio se encontra do Sol.
Durante o seu comissionamento em órbita, a missão Cheops da ESA observou um trânsito de KELT-11b em frente da sua estrela-mãe. A curva de luz desta estrela mostra um declive claro causado pelo trânsito de oito horas de KELT-11b, que permitiu com que os cientistas determinassem com precisão o diâmetro do planeta: 181.600 km – com uma incerteza pouco abaixo de 4300 km.
Crédito: ESA

Cheops, a nova missão de exoplanetas da ESA, completou com sucesso os seus quase três meses de comissionamento em órbita, superando as expectativas do seu desempenho. O satélite, que iniciará operações científicas de rotina até ao final de Abril, já obteve observações promissoras de estrelas conhecidas que albergam exoplanetas, com muitas descobertas empolgantes ainda por vir.

“A fase de comissionamento em órbita foi um período emocionante e estamos satisfeitos por termos conseguido atender a todos os requisitos,” diz Nicola Rando, director do projecto Cheops na ESA. “A plataforma e o instrumento do satélite tiveram um desempenho notável, e os Centros de Operações de Missão e Ciência apoiaram as operações de maneira impecável.

Lançado em Dezembro de 2019, o Cheops (Characterising Exoplanet Satellite) abriu os olhos para o Universo no final de Janeiro e logo depois tirou as suas primeiras imagens, intencionalmente desfocadas, de estrelas. A desfocagem deliberada está no centro da estratégia de observação da missão, que melhora a precisão da medição, espalhando a luz vinda de estrelas distantes por muitos pixeis do seu detector.

A precisão é fundamental na actual pesquisa de exoplanetas. Sabe-se que mais de 4000 planetas – e a somar – são estrelas em órbita que não o Sol. Uma sequência importante é começar a caracterizar esses planetas, fornecendo restrições à sua estrutura, formação e evolução.

Tomar as medidas para caracterizar exoplanetas através da medição precisa dos seus tamanhos – em particular os de planetas menores – é exactamente a missão do Cheops. Antes de ser declarado pronto para a tarefa, no entanto, o pequeno satélite de 1,5m teve de passar por um grande número de testes.

Desempenho excepcional

Com a primeira série de testes em voo, realizada entre Janeiro e Fevereiro, os especialistas da missão começaram a analisar a resposta do satélite e, em particular, do telescópio e detector, no ambiente espacial real. A partir de Março, Cheops concentrou-se em estrelas bem estudadas.

“Para medir o desempenho do Cheops, primeiro é necessário observar estrelas cujas propriedades são bem conhecidas, estrelas que são bem-comportadas – escolhidas a dedo por serem muito estáveis, sem sinais de actividade,” diz Kate Isaak, cientista do projecto Cheops da ESA.

Esta abordagem permitiu às equipas da ESA, do consórcio de missão e da Airbus Espanha – a principal contratante – verificar se o satélite é tão preciso e estável quanto necessário para atingir os seus ambiciosos objectivos.

“A indicação é extremamente estável: isto significa que enquanto o telescópio observa uma estrela durante horas à medida que a nave espacial se move ao longo da sua órbita, a imagem da estrela permanece sempre dentro do mesmo grupo de pixeis no detector,” explica Carlos Corral van Damme, Engenheiro Principal de Sistemas da ESA para Cheops.

“Uma estabilidade tão grande é uma combinação do excelente desempenho do equipamento e dos algoritmos de apontamento sob medida, e será especialmente importante para cumprir os objectivos científicos da missão. A estabilidade térmica do telescópio e do detector também provou ser ainda melhor do que o necessário,” acrescenta Carlos.

O período de comissionamento demonstrou que o Cheops alcança a precisão fotométrica necessária e, o que é mais importante, também mostrou que o satélite pode ser comandado pela equipa do segmento terrestre, conforme necessário, para executar as suas observações científicas.

“Ficámos emocionados quando percebemos que todos os sistemas funcionavam como esperado ou até melhor do que o esperado,” diz Andrea Fortier, cientista dos instrumentos do Cheops, que liderou a equipa de comissionamento do consórcio da Universidade de Berna, na Suíça.

Hora dos exoplanetas

Durante as duas últimas semanas de comissionamento em órbita, o Cheops observou duas estrelas hospedeiras de exoplanetas enquanto os planetas “transitavam” na frente da sua estrela hospedeira e bloqueavam uma fracção da luz estelar. Observar trânsitos de exoplanetas conhecidos é o objectivo da missão – medir tamanhos de planetas com precisão e exactidão sem precedentes e determinar as suas densidades, combinando-os com medições independentes das suas massas.

Um dos alvos era HD 93396, uma estrela amarela sub-gigante localizada a 320 anos-luz de distância, um pouco mais fria e três vezes maior do que o nosso Sol. O foco das observações foi KELT-11b, um planeta gasoso inchado, cerca de 30% maior que Júpiter, numa órbita muito mais próxima da estrela do que Mercúrio se encontra do Sol.

A curva de luz desta estrela mostra um declive claro causado pelo trânsito de oito horas do KELT-11b. A partir desses dados, os cientistas determinaram com precisão o diâmetro do planeta: 181.600 km – com uma incerteza pouco abaixo de 4300 km.

“As medições feitas pelo Cheops são cinco vezes mais precisas do que aquelas realizadas a partir da Terra. Isto dá-nos uma amostra do que podemos alcançar com o Cheops nos próximos meses e anos,” disse Willy Benz, investigador principal do consórcio da missão Cheops e professor de astrofísica da Universidade de Berna.

Uma revisão formal do desempenho do satélite e das operações do segmento terrestre foi realizada no dia 25 de Março e o Cheops passou com distinção. Com isso, a ESA passou a responsabilidade pela operação da missão ao consórcio liderado por Willy Benz.

Felizmente, as actividades de comissionamento não foram muito afectadas pela emergência resultante da pandemia de coronavírus, que resultou em medidas de distanciamento social e restrições ao movimento na Europa para impedir a propagação do vírus.

“O segmento terrestre tem funcionado muito bem desde o início, o que nos permitiu automatizar completamente a maioria das operações para comandar o satélite e reduzir os dados já nas primeiras semanas após o lançamento,” explica Carlos. “Quando a crise surgiu em Março, com as novas regras e regulamentos adjudicados, os sistemas automatizados significavam que o impacto na missão era mínimo.”

O Cheops está actualmente em transição para operações científicas de rotina, que devem começar antes do final de abril. Os cientistas começaram a observar alguns dos “primeiros alvos da ciência” – uma selecção de estrelas e sistemas planetários escolhidos para mostrar exemplos do que a missão pode alcançar: incluem um planeta “super-Terra quente” conhecido como 55 Cancri e, que se encontra coberto por um oceano de lava, bem como o “Neptuno quente” GJ 436b, que está a perder a sua atmosfera devido ao brilho da estrela hospedeira. Outra estrela na lista das próximas observações do Cheops é uma anã branca, o primeiro alvo do Programa de Observadores Convidados da ESA, que fornece aos cientistas de fora do consórcio da missão a oportunidade de usar a missão e capitalizar as suas capacidades de observação.

Astronomia On-line
21 de Abril de 2020

 

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Telescópio espacial com “ADN” português envia primeira imagem

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Acaba de ser revelada a primeira imagem científica do CHEOPS, que teve a participação activa de membros do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço.

“Pode não ser de tirar o fôlego e com potencial para inspirar a imaginação do público”, mas “traz perspectivas bem melhores do que as que eram esperadas, para alcançar os objectivos científicos da missão”. As palavras são de Sérgio Sousa, investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) / Universidade do Porto, e espelham o estado de espírito da equipa envolvida no desenvolvimento do telescópio espacial CHEOPS, que acaba de “relevar” a sua primeira imagem

Imagem da estrela HD 70843. A imagem está desfocada de propósito, para maximizar a precisão das medições do brilho das estrelas. (Crédito: ESA/Airbus/CHEOPS Mission Consortium)

Foi no passado dia 29 de Janeiro que o telescópio espacial da Agência Espacial Europeia (ESA) abriu a tampa de protecção. Desde então, todos os sistemas têm sido preparados para a aquisição da primeira imagem captada pelo CHEOPS. No caso, de um campo de estrelas centrado na estrela HD 70843 – localizada  a 150 anos-luz de distância da Terra -, escolhida por ter brilho e localização no céu ideais para os testes aos instrumentos.

Para Olivier Demangeon, investigador do IA, “estas primeiras imagens do CHEOPS representam o culminar de 10 anos de trabalho e investimento da parte do IA e do consórcio do CHEOPS. Estas são uma ante-visão de um futuro científico brilhante para a missão e para a nossa equipa.”

Para além da participação activa do IA, o CHEOPS contou também com o contributo da Deimos Engenharia. Segundo Antonio Gutiérrez Peña, director da empresa, “o sistema de planeamento da missão foi usado nas operações de In-Orbit Commissioning e parece estar tudo a funcionar na perfeição. Estamos muito excitados e esperamos que a missão esteja totalmente operacional dentro de pouco tempo.”

Lançado para o espaço em Dezembro do ano passado, o CHEOPS produz imagens propositadamente desfocadas das estrelas, de modo a poder distribuir a luz de cada estrela por vários pixeis do detector. Isto aumenta a precisão das medições, pois cada medição fica menos sensível a variações da resposta de cada pixel individual ou da maneira como o telescópio é apontado.

À descoberta de “novos mundos”

Esta é a primeira missão dedicada a observar trânsitos exoplanetários em estrelas onde já se conhecem planetas, em praticamente qualquer direcção do céu. A grande inovação introduzida pelo CHEOPS prende-se com a sua capacidade única de determinar com precisão a dimensão de exoplanetas na gama entre as super Terras e os Neptunos, para os quais já se conhece a massa.

O telescópio vai ainda permitir determinar com precisão o diâmetro de novos exoplanetas descobertos pela próxima geração de instrumentos em observatórios à superfície da Terra ou ainda identificar potenciais alvos cujas atmosferas possam ser caracterizadas por esses instrumentos. Ter medições precisas do brilho das estrelas e sua variação é por isso crítico para os investigadores poderem aprender o máximo possível acerca dos planetas que se sabe orbitarem essas estrelas.

Imagem artística do telescópio espacial CHEOPS em órbita (Crédito: ESA/ATG medialab)

O consórcio do CHEOPS é liderado pela Suíça e pela ESA. Conta com a participação de 11 países europeus, sendo que em Portugal a participação científica é liderada pelo IA.

A participação do IA no consórcio do CHEOPS faz, de resto, parte de uma estratégia mais abrangente para promover a investigação em exoplanetas em Portugal, através da construção, desenvolvimento e definição científica de vários instrumentos e missões espaciais. Entre eles incluem-se o CHEOPS ou o espectrógrafo ESPRESSO, já em funcionamento no Observatório do Paranal (ESO). Esta estratégia irá continuar durante os próximos anos, com o lançamento do telescópio espacial PLATO (ESA), ou a instalação do espectrógrafo HIRES no maior telescópio da próxima geração, o ELT (ESO).

Sobre o IA

Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) é a maior unidade de investigação na área das Ciências do Espaço em Portugal, integrando investigadores da Universidade do Porto e da Universidade de Lisboa, e englobando a maioria da produção científica nacional na área. Foi avaliado como “Excelente” na última avaliação que a Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) encomendou à European Science Foundation (ESF). A actividade do IA é financiada por fundos nacionais e internacionais, incluindo pela FCT/MCES (UID/FIS/04434/2019).

Universidade do Porto
11.02.20
Por Ricardo Reis / CAUP

 

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3214: À espera de nova data para o lançamento do satélite CHEOPS

CIÊNCIA/ESPAÇO

Depois de uma falha técnica ter adiado esta terça-feira o lançamento do CHEOPS, a ESA promete anunciar “assim que seja possível” a nova data para o lançamento, que pode ser já esta quarta-feira, à mesma hora

A ante-visão do CHEOPS em órbita
© EPA/ATG medialab / ESA

Uma falha no software que comanda a contagem decrescente fez abortar esta terça-feira o lançamento do CHEOPS, o satélite europeu que durante os próximos três anos e meio vai estudar os exoplanetas, a partir da órbita terrestre.

A agência espacial europeia ESA, adianta na sua homepage que anunciará “assim que possível” a nova data para o lançamento, que poderá ser já amanhã, no mesmo horário, ou seja às 8.54 (hora de Lisboa).

Lançado a partir do centro espacial de Kourou, na Guiana Francesa por foguetão russo Soyuz-Fregat, que transporta outros passageiros congéneres, o CHEOPS foi desenhado e concebido por um consórcio europeu que inclui desde o início cientistas e engenheiros portugueses, do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) – instituição que lidera a participação científica portuguesa na missão – e a Deimos Engenharia, que concebeu o software de decisão para as observações a serem feitas em cada momento pelo satélite.

O novo telescópio europeu ficará numa órbita entre os 800 e os 1200 km de altitude e vai observar durante os próximos três anos e meio mais de mil exoplanetas dos 4143 actualmente conhecidos.

Os exoplanetas seleccionados para este estudo aprofundado a partir das observações do CHEOPS são aqueles que têm dimensões entre as da Terra e Neptuno, para se fazer uma caracterização detalhada de cada um deles.

A ideia é levar o conhecimento sobre estes mundos distantes a um novo patamar, medindo-lhes o raio com um rigor sem precedentes, verificar a existência ou não de atmosferas, medir-lhes a temperatura e tentar perceber se algum deles poderá ter luas e anéis como acontece com alguns planetas do sistema solar.

Cerca de um mês após o lançamento, os dados do CHEOPS os cientistas poderão em terra o seu trabalho a partir dos dados enviados pelo novo telescópio espacial.

Diário de Notícias
Filomena Naves
17 Dezembro 2019 — 13:51

 

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