4639: Novo modelo mostra onde encontrar exoplanetas usando apenas 4 variáveis

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Tim Jones / Flickr
Representação artística de Tau Ceti.

Um novo modelo mostra aos astrónomos onde procurar por exoplanetas usando apenas quatro simples variáveis. Os investigadores dizem que o modelo já está a guiar a procura por mundos ocultos.

A apenas 12 anos-luz da Terra, Tau Ceti é a estrela mais próxima semelhante ao Sol e a favorita de todos os tempos nas histórias de ficção científica. Mundos habitáveis a orbitar Tau Ceti eram destinos de naves fictícias como Nauvoo de The Expanse e a nave de Barbarella.

O capitão Picard de Star Trek também frequentava um bar exótico no sistema. Agora, graças a uma nova abordagem para analisar sistemas planetários próximos, os cientistas têm uma compreensão mais profunda dos mundos reais que orbitam Tau Ceti e muitas outras estrelas próximas.

Exoplanetas – mundos ao redor de outras estrelas – há muito tempo são a base da ficção científica, mas permaneciam inacessíveis a investigações científicas. Tudo isto mudou na última década, quando os telescópios espaciais de caçadores de exoplanetas Kepler e TESS da NASA adicionaram milhares de novos planetas à pequena contagem de mundos alienígenas.

Astrofísicos e investigadores de exoplanetas do Observatório e Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona, e membros da rede de coordenação de pesquisa de exoplanetas NExSS da NASA, há muito que se fascinam pelos segredos que os sistemas planetários inexplorados podem esconder.

Agora, desenvolveram uma nova maneira de saber se existem planetas ainda não descobertos nestes sistemas. Os cientistas perceberam que, combinando o que se sabe sobre um determinado sistema planetário com regras estatísticas simples, pode-se prever onde os planetas ainda não detectados podem residir e quão grandes podem ser.

A nova análise pode guiar descobertas de novos planetas, ajudar a completar mapas de sistemas planetários na vizinhança solar e informar investigações futuras por vida.

O modelo Dinamite

O modelo foi apelidado de “Dinamite” e combina quatro ingredientes para prever mundos ocultos. Primeiro, o Dinamite considera as localizações e tamanhos de todos os planetas actualmente conhecidos num determinado sistema. Regra geral, quanto mais planetas forem conhecidos no sistema, mais fácil será prever se algum está a faltar.

A segunda consideração é saber que os planetas têm maior probabilidade de estar mais próximos da estrela do que mais distantes. Dinamite usa uma descrição matemática – construída através de estudos estatísticos de milhares de exoplanetas conhecidos – de quão longe os seus planetas estelares podem estar.

Embora os planetas provavelmente estejam mais próximos das suas estrelas hospedeiras, eles não podem estar todos juntos. Todos os planetas atraem-se por meio da gravidade, que é muito mais forte quando os planetas estão mais próximos.

Assim, os planetas que estão muito próximos vão distorcer as órbitas uns dos outros, muitas vezes levando a interacções caóticas e até mesmo a ejecção de um dos planetas dos seus sistemas de nascimento. Este critério de estabilidade é o terceiro elemento importante que o Dinamite usa para prever a arquitectura do sistema planetário.

O quarto componente é um padrão matemático no comprimento das órbitas de planetas adjacentes. Juntando tudo, Dinamite tenta construir modelos de sistemas planetários que são semelhantes aos sistemas planetários reais, com uma colecção compacta e estável de planetas a orbitar as suas estrelas hospedeiras.

Para testar o Dinamite, os cientistas deram alguns sistemas multi-planetários conhecidos com uma pequena diferença: em cada sistema, esconderam um ou dois dos planetas conhecidos do algoritmo.

Nos casos testados, o Dinamite previu com sucesso se um ou dois planetas estavam a faltar e onde esses planetas poderiam estar, e conseguiu até mesmo adivinhar os seus tamanhos correctamente.

De momento, o Dinamite pode ser testado apenas em sistemas com órbitas planetárias semelhantes à da Terra ou menores. Isto acontece porque não há dados sobre os sistemas planetários externos. Mais dados vão permitir que as quatro regras do Dinamite para a construção de um sistema planetário sejam refinadas e as suas previsões melhoradas.

Ainda assim, as previsões para mais de 50 sistemas planetários parcialmente explorados, descobertos pelo telescópio espacial TESS da NASA, já estão a guiar a procura por mundos ocultos.

À procura por vida em sistemas próximos

Os planetas mais empolgantes para prever e caçar serão os mais próximos de nós – os mundos que provavelmente visaremos em futuras buscas por assinaturas de vida extraterrestre.

Num novo estudo publicado recentemente na revista científica Earth and Planetary Astrophysics, os cientistas aplicaram o Dinamite ao sistema Tau Ceti parcialmente explorado, onde quatro planetas já são conhecidos. Sinais fracos indicando a presença potencial de vários outros candidatos a planetas também foram relatados, mas a sua presença não foi verificada.

Com base neste novo modelo, os investigadores preveem que três dos candidatos a planetas são planetas reais. Além disso, preveem que existe outro mundo, ainda invisível. Este novo planeta, a que chamaram de Tau Ceti PxP-4, é particularmente entusiasmante porque está dentro da zona temperada de Tau Ceti – a região ao redor da estrela onde um planeta semelhante à Terra seria habitável.

A análise mostra que PxP-4 pode ser um planeta gasoso, semelhante ao nosso Neptuno, mas menor e mais quente. Os cientistas descobriram, no entanto, que PxP-4 é mais provável que seja um planeta rochoso, embora maior que a Terra.

Este mundo pode ser detectado nos próximos anos com os mais novos instrumentos de caça a planetas e, se confirmado, seria um alvo principal para futuras buscas de vida. E, talvez, um dia no futuro distante, o PxP-4 de Tau Ceti possa até ser o lar de um bar exótico popular entre os oficiais da Starfleet.

Por ZAP
12 Novembro, 2020