4448: Retrato de um exoplaneta

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Estas imagens esquemáticas mostram a geometria do sistema Beta Pictoris: a imagem à esquerda mostra a estrela e os dois planetas embebidos no disco poeirento na orientação do ponto de vista do Sistema Solar. Foi construída usando informações de observações reais. O painel do meio contém uma impressão de artista do sistema e do disco. A imagem à direita mostra as dimensões do sistema quando visto de cima e observações anteriores de Beta Pictoris b (diamantes laranjas e círculos vermelhos) e as novas observações directas de Beta Pictoris c (círculos verdes). A órbita exacta do planeta c é ainda um pouco incerta (área esbranquiçada).
Crédito: Axel Quetz/Departamento Gráfico do Instituto Max Planck para Astrofísica

Combinando a luz dos quatro grandes telescópios do VLT, os astrónomos da colaboração GRAVITY conseguiram observar directamente o brilho da luz proveniente de um exoplaneta perto da sua estrela-mãe. O planeta, de nome Beta Pictoris c, é o segundo planeta encontrado a orbitar a estrela hospedeira. Foi detectado originalmente através do método de velocidade radial, que mede a oscilação da estrela devido à atracção do planeta em órbita. Beta Pictoris c está tão perto da sua estrela hospedeira que até mesmo os melhores telescópios não foram capazes de obter imagens directas do planeta, até agora.

“Esta é a primeira confirmação directa de um planeta detectado através do método de velocidade radial,” diz Sylvestre Lacour, líder do programa de observação ExoGRAVITY. As medições de velocidade radial têm sido usadas há muitas décadas pelos astrónomos, e permitiram a detecção de centenas de exoplanetas. Mas nunca antes os astrónomos foram capazes de obter uma observação directa de um desses planetas. Isto só foi possível porque o instrumento GRAVITY, situado num laboratório sob os quatro telescópios que utiliza, é um instrumento muito preciso. Observa a luz da estrela-mãe com todos os quatro telescópios do VLT ao mesmo tempo e combina-os num telescópio virtual com os detalhes necessários para revelar Beta Pictoris c.

“É incrível o nível de detalhe e sensibilidade que podemos alcançar com o GRAVITY,” maravilha-se Frank Eisenhauer, o cientista líder do projecto GRAVITY no Instituto Max Planck para Física Extraterrestre. “Estamos apenas a começar a explorar impressionantes novos mundos, desde o buraco negro super-massivo no centro da nossa Galáxia a planetas para lá do nosso Sistema Solar.”

A detecção directa com o GRAVITY, no entanto, só foi possível devido aos novos dados de velocidade radial que estabelecem com precisão o movimento orbital de Beta Pictoris c, apresentados num segundo artigo também publicado a semana passada. Isto permitiu à equipa localizar e prever com precisão a posição esperada do planeta para que o GRAVITY pudesse encontrá-lo.

Beta Pictoris c é, portanto, o primeiro planeta que foi detectado e confirmado com ambos os métodos, medições de velocidade radial e imagem directa. Além da confirmação independente do exoplaneta, os astrónomos podem agora combinar o conhecimento destas duas técnicas anteriormente separadas. “Isto significa que podemos agora obter tanto o brilho como a massa deste exoplaneta,” explica Mathis Nowak, o autor principal do artigo de descoberta do GRAVITY. “Como regra geral, quanto maior a massa do planeta, mais brilhante é.”

No entanto, neste caso os dados sobre os dois planetas são um tanto ou quanto intrigantes: a luz que vem de Beta Pictoris c é seis vezes mais fraca do que a do seu irmão maior, Beta Pictoris b. Beta Pictoris c tem 8 vezes a massa de Júpiter. Assim sendo, qual é a massa de Beta Pictoris b? Os dados de velocidade radial vão acabar por responder a esta pergunta, mas levará muito tempo para obter dados suficientes: uma órbita completa para o planeta b, em torno da sua estrela, leva 28 anos terrestres!

“Nós usámos o GRAVITY antes para obter espectros de outros exoplanetas fotografados directamente, os quais já continham dicas do seu processo de formação,” acrescenta Paul Molliere que, como pós-doutorado no Instituto Max Planck para Astronomia, está a modelar espectros de exoplanetas. “Esta medição do brilho de Beta Pictoris c, combinada com a sua massa, é uma etapa particularmente importante para restringir os nossos modelos de formação planetária.” Dados adicionais também podem ser fornecidos pelo GRAVITY+, o instrumento de próxima geração, que já está em desenvolvimento.

Astronomia On-line
6 de Outubro de 2020

 

 

1779: Instrumento GRAVITY abre novos caminhos na obtenção de imagens de exoplanetas

O instrumento GRAVITY montado no VLTI (Interferómetro do Very Large Telescope) do ESO obteve a sua primeira observação directa de um exoplaneta, utilizando interferometria óptica. Este método revelou uma atmosfera exoplanetária complexa com nuvens de ferro e silicatos no seio de uma tempestade que engloba todo o planeta. Esta técnica apresenta possibilidades únicas para caracterizar muitos dos exoplanetas que se conhecem actualmente. Esta imagem artística mostra o exoplaneta observado, HR 8799e.
Crédito: ESO/L. Calçada

O instrumento GRAVITY montado no VLTI (Interferómetro do Very Large Telescope) do ESO obteve a sua primeira observação directa de um exoplaneta, utilizando interferometria óptica. Este método revelou uma atmosfera exoplanetária complexa com nuvens de ferro e silicatos no seio de uma tempestade que engloba todo o planeta. Esta técnica apresenta possibilidades únicas para caracterizar muitos dos exoplanetas que se conhecem actualmente.

Este resultado foi anunciado numa carta à revista Astronomy & Astrophysics pela Colaboração GRAVITY, na qual foram apresentadas observações do exoplaneta HR 8799e usando interferometria óptica. Este exoplaneta foi descoberto em 2010 em órbita de uma estrela jovem de sequência principal, HR 8799, situada a cerca de 129 anos-luz de distância da Terra na constelação de Pégaso.

Os resultados, que revelam novas características de HR 8799e, necessitaram de um instrumento de muito alta resolução e sensibilidade. O GRAVITY pode usar os quatro Telescópios Principais do VLT do ESO em uníssono como se de um único telescópio enorme se tratassem, utilizando uma técnica conhecida por interferometria. Este super-telescópio — o VLTI — recolhe e separa de forma precisa a radiação emitida pela atmosfera de HR 8799e e a radiação emitida pela sua estrela progenitora.

HR 8799e é um exoplaneta do tipo “super-Júpiter”, um mundo diferente de qualquer um dos planetas existentes no Sistema Solar, já que é mais massivo e muito mais jovem do que qualquer dos planetas que orbita o nosso Sol. Com apenas 30 milhões de anos, este exoplaneta bebé é suficientemente jovem para dar aos astrónomos pistas sobre a formação de planetas e sistemas planetários. O exoplaneta é completamente inóspito — a energia que restou da sua formação e um forte efeito de estufa fazem com que HR 8799e apresente uma temperatura de cerca de 1000º C à sua superfície.

Esta é a primeira vez que interferometria óptica é utilizada para revelar detalhes sobre um exoplaneta e a nova técnica deu-nos um espectro extremamente detalhado com uma qualidade sem precedentes — dez vezes mais detalhado do que observações anteriores. As medições levadas a cabo pela equipa revelaram a composição da atmosfera de HR 8799e — a qual contém algumas surpresas.

“A nossa análise mostrou que HR 8799e tem uma atmosfera que contém muito mais monóxido de carbono do que metano — algo que não se espera do equilíbrio químico,” explica o líder da equipa Sylvestre Lacour, investigador do CNRS no Observatório de Paris – PSL e no Instituto Max Planck de Física Extraterrestre. “A melhor maneira de explicar este resultado surpreendente é com elevados ventos verticais no seio da atmosfera, os quais impedem o monóxido de carbono de reagir com o hidrogénio para formar metano.”

A equipa descobriu que a atmosfera contém igualmente nuvens de poeira de ferro e silicatos. Quando combinado com o excesso de monóxido de carbono, este facto sugere-nos que a atmosfera de HR 8799e esteja a sofrer os efeitos de uma enorme e violenta tempestade.

“As nossas observações sugerem uma bola de gás iluminada do interior, com raios de luz quente em movimento nas nuvens escuras tempestuosas,” explica Lacour. “A convecção faz movimentar as nuvens de partículas de ferro e silicatos, que se desagregam provocando chuva no interior. Este cenário mostra-nos uma atmosfera dinâmica num exoplaneta gigante acabado de formar, onde ocorrem processos físicos e químicos altamente complexos.”

Este resultado junta-se ao já impressionante conjunto de descobertas feitas com o auxílio do GRAVITY, as quais incluem a observação do ano passado de gás a espiralar com uma velocidade de 30% da velocidade da luz na região logo a seguir ao horizonte de eventos do buraco negro super-massivo que se situa no Centro Galáctico. Este novo resultado acrescenta mais uma maneira de observar exoplanetas ao já extenso arsenal de métodos disponíveis aos telescópios e instrumentos do ESO — abrindo caminho a muitas outras descobertas impressionantes.

Astronomia On-line
29 de Março de 2019

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1244: Há um monstruoso buraco negro “escondido” no centro da Via Láctea

ESO/Consórcio Gravity/L. Calçada
O estudo confirma o que já se supunha há muito: há um buraco negro super-massivo escondido no centro da Via Láctea

Com o auxílio do GRAVITY, o instrumento extremamente sensível do ESO, uma equipa internacional de cientistas confirmou, como se supunha há muito tempo, que um buraco negro super-massivo se esconde no centro da Via Láctea.

Novas observações mostram nodos de gás a deslocarem-se a velocidades de cerca de 30% da velocidade da luz, numa órbita circular logo a seguir ao horizonte de eventos do buraco negro, o que corresponde à primeira vez que se observa matéria a orbitar próximo do ponto de não retorno. Estas são também as observações mais detalhadas obtidas até à data de matéria a orbitar tão perto de um buraco negro.

Com o auxílio do instrumento GRAVITY montado no Interferómetro do VLT (Very Large Telescope) do ESO, cientistas de um consórcio de instituições europeias, incluindo o ESO, observaram clarões de radiação infravermelha a ser emitidos pelo disco de acreção que rodeia Sagitário A*, o objecto massivo situado no coração da Via Láctea.

Os clarões observados fornecem-nos uma confirmação, há muito tempo esperada, de que o objecto que se esconde no centro da nossa Galáxia é, como se tem assumido, um buraco negro super-massivo. Os clarões têm origem no material que está a orbitar perto do horizonte de eventos do buraco negro — o que faz destas observações as mais detalhadas obtidas até à data de matéria a orbitar tão próximo de um buraco negro.

Apesar da matéria que compõe o disco de acreção — o cinturão de gás que rodeia Sagitário A* e que se desloca a velocidades relativistas — orbitar o buraco negro de forma segura, qualquer material que se aproxime demasiado é puxado para além do horizonte de eventos. O ponto mais próximo de um buraco negro onde a matéria pode orbitar sem ser puxada de forma definitiva para o seu interior é chamada a órbita estável mais interior e foi nesta zona que tiveram origem os clarões observados.

“É incrível poder realmente testemunhar material a orbitar um buraco negro a uma velocidade de 30% da velocidade da luz,” refere Oliver Pfuhl, um cientista no Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE). “A extrema sensibilidade do GRAVITY permitiu-nos observar os processos de acreção em tempo real com um detalhe sem precedentes.”

O GRAVITY

Estas medições foram apenas possíveis graças a uma colaboração internacional e a instrumentação de vanguarda. O instrumento GRAVITY, que tornou possível este trabalho, combina a luz recolhida por quatro telescópios do VLT do ESO, criando assim um super-telescópio virtual de 130 metros de diâmetro, o qual foi utilizado para investigar a natureza de Sagitário A*.

Em Julho deste ano, com o auxílio do GRAVITY e do SINFONI, outro instrumento montado no VLT, a mesma equipa de investigadores fez medições precisas na altura da passagem da estrela S2 pelo campo gravitacional extremo existente perto de Sagitário A* e revelou, pela primeira vez, os efeitos previstos pela teoria da relatividade geral de Einstein em meios tão extremos. Durante a passagem de S2 foi igualmente observada forte emissão infravermelha.

“Estávamos a monitorizar de perto S2 e claro que, ao mesmo tempo, estávamos também atentos a Sagitário A*,” explicou Pfuhl. “Durante as observações, tivemos a sorte de reparar em três clarões brilhantes emitidos perto da zona do buraco negro — foi uma coincidência fantástica!”

Esta radiação emitida por electrões altamente energéticos situados muito perto do buraco negro, foi vista como três clarões brilhantes muito proeminentes e ajustava perfeitamente previsões teóricas para pontos quentes a orbitar perto de um buraco negro de 4 milhões de massas solares. Pensa-se que estes clarões têm origem nas interacções magnéticas do gás muito quente que orbita próximo de Sagitário A*.

Reinhard Genzel, do MPE em Garching, na Alemanha, e que liderou o estudo explica: “Este sempre foi um dos nossos projectos de sonho, mas não ousávamos imaginar que poderia tornar-se possível tão cedo.”

Relativamente à suposição de longa data de que Sagitário A* seria um buraco negro super-massivo, Genzel conclui que “este resultado é uma confirmação retumbante do paradigma do buraco negro super-massivo.”

Os resultados foram publicados na passada quinta-feira, dia 31 de Outubro, na revista científica Astronomy & Astrophysics.

ZAP // CCVAlg

Por CCVAlg
5 Novembro, 2018

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