Como encontramos exoplanetas?

Por: Dave Prosper

Atualizado por: Kat Troche

Traduzido por: Rodrigo Raffa

Este artigo é distribuído pelo Night Sky Network (Rede do Céu Noturno) da NASA, que apoia clubes de astronomia nos EUA dedicados à divulgação científica. Para encontrar clubes, eventos e muito mais, visite go.nasa.gov/nightskynetwork.

Astrônomos têm tentado descobrir evidências de mundos orbitando estrelas além do nosso Sol desde o século XIX. Mas foi somente em meados da década de 1990 que a tecnologia finalmente alcançou esse desejo de descoberta, levando à identificação do primeiro planeta orbitando uma estrela semelhante ao Sol: o Pegasi 51b. Por que demorou tanto? E que técnicas os astrônomos usam para encontrar esses mundos distantes?

O Método de Trânsito

Quando um planeta passa na frente de sua estrela-mãe, ocorre uma queda no brilho aparente da estrela, fenômeno conhecido como trânsito. Participantes do programa Exoplanet Watch podem procurar por esses trânsitos em dados obtidos por telescópios baseados na Terra, ajudando os cientistas a refinar as medições do tempo que um planeta leva para completar uma órbita ao redor de sua estrela. Créditos: NASA’s Ames Research Center/Tradução Clube Centauri

Um dos métodos mais famosos de detecção de exoplanetas é justamente o método de trânsito, usado por telescópios como o Kepler. A cada vez que um planeta cruza a frente de sua estrela, o brilho da luz estelar sofre uma queda mínima. Detectar essas diminutas variações, com instrumentos extremamente sensíveis, permite confirmar a presença de um planeta.

Para imaginar a dificuldade: seria como tentar perceber a queda de luminosidade de um holofote enorme quando uma formiga cruza à sua frente — tudo isso a dezenas de quilômetros de distância!

Um desafio adicional é o alinhamento: o sistema planetário distante precisa estar em um ângulo favorável em relação à Terra. Caso contrário, os trânsitos não serão visíveis. Mesmo em nosso Sistema Solar, os trânsitos são raros: por exemplo, apenas dois trânsitos de Vênus foram visíveis da Terra neste século, e o próximo só ocorrerá em 2117!

O Método do "Balanço" ou Velocidade Radial

À medida que um planeta orbita uma estrela, a estrela realiza um leve “balanço” em sua posição. Isso provoca uma mudança na aparência do espectro da luz da estrela, conhecida como desvio Doppler. Como essa mudança no comprimento de onda está diretamente relacionada à velocidade relativa, os astrônomos podem usar o desvio Doppler para calcular exatamente a velocidade com que um objeto se aproxima ou se afasta de nós. Além disso, é possível acompanhar o desvio Doppler da estrela ao longo do tempo para estimar a massa do planeta que a está orbitando. Crédito: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI)/Tradução Clube Centauri

Outro método eficaz é o chamado método da velocidade radial, ou "wobble method" (método do balanço). Ele foi responsável pela descoberta do Pegasi 51b.

Quando um planeta orbita uma estrela, ele causa um leve “balanço” na estrela, que pode ser detectado como uma mudança no seu espectro de luz, chamada de efeito Doppler. A luz da estrela sofre pequenos deslocamentos para o azul ou para o vermelho, dependendo se ela está se movendo em direção ou se afastando da Terra.

Ao dividir a luz visível da estrela em um espectro, os astrônomos conseguem detectar essas mudanças e determinar a massa do planeta que está causando o "puxão gravitacional". E ao medir como esse padrão se repete, também é possível calcular o tempo que o planeta leva para completar uma órbita.

Imagem Direta

E por fim, também é possível observar exoplanetas diretamente!

Embora muito difícil, telescópios espaciais como o Hubble e o James Webb Space Telescope (JWST) têm instrumentos especiais, chamados coronógrafos, que bloqueiam o brilho intenso da estrela e permitem capturar a fraca luz emitida pelos planetas ao seu redor.

O JWST não apenas conseguiu registrar imagens de gigantes gasosos como também revelou detalhes surpreendentes, como as cores e espectros das atmosferas, temperaturas, possíveis exoluas (luas fora do Sistema Solar), e até sinais de possíveis biossinais — indicadores de vida!

Um exemplo notável é o sistema HR 8799, onde quatro exoplanetas foram diretamente fotografados orbitando sua estrela.

Imagem capturada pelo Telescópio Espacial James Webb mostrando quatro exoplanetas orbitando a estrela HR 8799. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Laurent Pueyo (STScI), William Balmer (JHU), Marshall Perrin (STScI)

O Futuro da Caça aos Exoplanetas

Você pode saber mais e participar de atividades no site de Exoplanetas da NASA, como o programa Eyes on Exoplanets, o jogo The Exoplaneteers, ou explorar as últimas descobertas de mundos além do nosso sistema solar.

O futuro da exploração de exoplanetas está apenas começando. Ele promete revolucionar nosso entendimento sobre o lugar da humanidade no Universo — de onde viemos, e se estamos realmente sozinhos por aqui.