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29/10/2019 | domtotal.com

Em busca de outros mundos

A ideia de que existiriam outros planetas além dos que estão em torno do nosso Sol não é recente

Um planeta do tamanho de Júpiter provocaria um desvio da ordem de 13 km/s
Um planeta do tamanho de Júpiter provocaria um desvio da ordem de 13 km/s (Pixabay)

Sérgio Vieira*

No dia 8 de outubro deste ano, os astrônomos Michel Mayor e Didier Queloz foram anunciados como ganhadores do Prêmio Nobel de Física por seu trabalho em astronomia que culminou com a descoberta do primeiro planeta fora do sistema solar. Para atingir este notável resultado eles tiveram de desenvolver novos métodos e aparelhos de medida além de aprimorar sistemas já existentes.

A ideia de que existiriam outros planetas além dos que estão em torno do nosso Sol não é recente. Giordano Bruno no século 17 já afirmava: “Deus é infinito, assim também deve ser o Universo. A grandeza de sua obra não pode ser glorificada em um único Sol, mas sim em incontáveis, não apenas em uma simples Terra, um único mundo, mas em milhares, diria eu infinitos mundos.”

Otto Struve, nos tempos atuais, foi o primeiro astrônomo a propor um método para detectar a presença de planetas em torno de outras estrelas. A ideia de Struve já era aplicada para se identificar estrelas que possuíam companheiras (sistemas binários).

Ela se baseava no fato de que dois ou mais corpos ligados gravitacionalmente giram em torno de um ponto comum denominado centro de massa.

A figura mostra o exemplo de Alpha Centauri A e B orbitando em torno do seu centro de massa.

Devido a este giro a estrela as vezes se aproxima e as vezes se afasta de quem a observa aqui na Terra provocando um efeito denominado Doppler. Este efeito pode ser observado também é observado em ambulâncias com a sirene ligada: existe uma diferença no som que ouvimos quando a ambulância se aproxima e quando ela se afasta.

No caso de estrelas existe um desvio na “cor” da luz que observamos: quando a estrela se aproxim,a há um desvio para o azul e, quando se afasta, o desvio é para o vermelho.

Este método se chama método da velocidade radial.

Fonte:  Scientific Background on the Nobel Prize in Physics 2019 - Physical Cosmology and an Exoplanet Orbiting a Solar-Type Star. The Nobel Committee for Physics.

O problema encontrado para se aplicar este método para encontrar planetas é que eles são muito pequenos quando comparados com suas estrelas e por isto o centro de massa ficaria dentro da própria estrela. O desvio gerado era muito pequeno para ser detectado com a tecnologia disponível nos anos 1980. Para se ter uma ideia um planeta do tamanho de Júpiter provocaria um desvio da ordem de 13 km/s (os desvios em cor são medidos em velocidade) ao longo de 12 anos de observação. Esta variação é tão pequena que sua determinação poderia ser afetada por ajustes no aparelho de medida e com a base de comparação. Veja na figura a comparação dos tamanhos dos planetas e do Sol e do Sol com outras estrelas.

Michel Mayor, na Universidade de Genebra, e colaboradores desenvolveram um novo aparelho de medida, alimentado por fibras óticas, e uma nova maneira de compara a posição das linhas do espectro. Esta nova tecnologia permitiu que eles procurassem planetas em estrelas menos brilhantes.

Fonte:  Scientific Background on the Nobel Prize in Physics 2019 - Physical Cosmology and an Expoplanet Orbiting a Solar-Type Star. The Nobel Committee for Physics.

Neste esquema do espectrógrafo vemos a parte em que entra a luz da estrela (starlight) a base de dados de comparação (thorium lamp) o aparato separa a luz da estrela em várias cores (como um prisma e o arco íris) e a tela na qual vemos as linhas escuras. Se a estrela e  possível planeta giram em torno do centro de massa, estas linhas escuras sofrem pequenos desvios em relação as linhas da comparação.

Os resultados obtidos por Mayor e Queloz foram publicados na revista Nature de agosto de 1995. Nele eles citavam a descoberta do planeta girando em torno da estrela 51 Pegasi. Esta estrela é quase gêmea do Sol, está a 50 anos-luz e seu planeta tem uma massa estimada de 0,6 massas de Júpiter e uma orbita com período de 4,2 dias e raio de aproximadamente 5 diâmetros estelares (Mercúrio tem uma orbita de pouco mais de 40 diâmetros solares).

Após a divulgação deste trabalho pioneiro, houve um grande salto tecnológico com o desenvolvimento de novas técnicas, construção de telescópios maiores e lançamento de satélites. Atualmente, além do método de velocidade radial, planetas fora do sistema solar são encontrados usando trânsito (variações no brilho da estrela), astrometria (mudança de posição da estrela) e imagem direta.

Com estas técnicas já foram encontrados mais de 4 mil, entre candidatos (que necessitam de mais dados observacionais) e confirmados. Uma lista completa e informações detalhadas podem ser encontradas em http://exoplanet.eu e https://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/.

*Sérgio Vieira é professor da Escola de Engenharia de Minas Gerais (EMGE)

EMGE

*O DomTotal é mantido pela Escola de Engenharia de Minas Gerais (EMGE). Engenharia Civil conceito máximo no MEC.
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