Algumas imagens mais intrigantes foram divulgadas durante a reunião da Sociedade Astronômica Americana, que aconteceu na semana passada em Seattle, nos Estados Unidos. A câmera, chamada GPI (Gemini Planet Imager), completou seu primeiro ano de operações (no qual metade do tempo foi para a calibração do instrumento) e já disse a que veio.

Um dos resultados mais interessantes apresentados por Marshall Perrin, do Space Telescope Science Institute, corresponde aos planetas descobertos em torno da estrela HR 8799. São quatro gigantes gasosos, como Júpiter, em torno de uma estrela jovem, com “apenas” 30 milhões de anos. (Nosso Sol, em comparação, tem 4,6 bilhões de anos.)

Dos quatro, a imagem da GPI revela três (o quarto, mais externo, está fora do quadro), a despeito do enorme brilho da estrela — um astro do tipo A, com cerca de 50% mais massa que o Sol e cinco vezes mais brilhante que a nossa estrela-mãe.

Eis aí o grande trunfo da GPI: ela usa um coronógrafo para bloquear a luz que vem da estrela e que normalmente ofusca a presença de planetas ao seu redor. Assim, torna-se possível observar os astros circundantes.

Há, claro, limitações. A câmera não consegue enxergar planetas muito pequenos ou muito próximos de sua estrela. No caso de HR 8799, se houver planetas rochosos, do tipo Terra, ao seu redor, eles estão numa órbita mais interna do que HR 8799e e não poderiam ser vistos. (Pelo que entendemos de formação planetária, temos todas as razões para acreditar que eles estão lá.)

Para que se tenha uma ideia, o planeta “e”, o mais próximo da estrela conhecido, está a uma distância cerca de 15 vezes maior que a Terra guarda do Sol. (No nosso Sistema Solar, esse planeta estaria entre Saturno e Urano.)

As perspectivas abertas por um instrumento como a GPI são incríveis. Ao captar diretamente a luz vinda dos planetas, é possível estudar detalhadamente sua “assinatura de luz”, o famoso espectro. Embutida nela estão informações preciosas, como composição, cor, temperatura e outros detalhes que nos permitem caracterizar outros planetas.

Algumas surpresas já apareceram conforme os cientistas da GPI analisaram os espectros dos planetas HR 8799c e d. Contrariando observações anteriores e menos poderosas, eles constataram diferenças entre as assinaturas de luz dos dois mundos.

Apesar de serem de tamanho similar, são planetas diferentes, e o espectro revela isso. O planeta d, ao que tudo indica, é mais quente que o c. “Os modelos atmosféricos atuais dos exoplanetas não conseguem explicar as sutis diferenças em cor que a GPI revelou. Inferimos que elas podem ser diferenças na cobertura de nuvens ou em sua composição”, disse Patrick Ingraham, da Universidade Stanford, que liderou o estudo sobre esses dois mundos em particular.

O MELHOR AINDA ESTÁ POR VIR
Essas primeiras observações da GPI, instalada no observatório Gemini Sul, no Chile, representam apenas o começo da revolução. Para calibrar o instrumento, a bateria inicial de alvos se restringiu a sistemas razoavelmente conhecidos. Por exemplo, os planetas de HR 8799 já haviam sido observados.

Mas agora, com o instrumento tinindo, é que começa a fase de exploração. O principal programa de observações da câmera é o GPIES (GPI Exoplanet Survey). Serão monitoradas cerca de 600 estrelas jovens e próximas durante três anos, em busca de planetas desconhecidos.

Assim, além de permitir estudar a composição desses planetas, o trabalho descobrirá novos mundos. E preencherá uma lacuna importante na caça a exoplanetas, uma vez que as duas técnicas mais comuns (a que envolve a passagem do planeta à frente da estrela e a que mede o bamboleio estelar na interação gravitacional com seus planetas) são bem menos sensíveis para planetas que estão muito afastados de seus astros centrais.

Além da GPI, uma segunda câmera destinada a observar exoplanetas diretamente também iniciou recentemente suas operações. Trata-se do instrumento SPHERE, instalado no VLT, telescópio do ESO (Observatório Europeu do Sul).

Definitivamente, estamos passando da etapa em que descobrimos planetas para um momento em que efetivamente passamos a estudá-los. A essa altura, o Sistema Solar ficou pequeno demais para nós.

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É uma surpresa, porque até bem poucos anos atrás imaginava-se que a presença de duas ou mais estrelas girando em torno de um centro de gravidade comum em geral inibisse o surgimento de sistemas planetários estáveis. O novo trabalho, produzido com dados do telescópio espacial Kepler combinados a observações feitas em terra, sugere outra coisa. Aparentemente, a chance de encontrar um planeta em torno de uma estrela solitária, como o Sol, é praticamente a mesma de achá-lo ao redor de um astro duplo.

“É interessante e empolgante que sistemas de exoplanetas com companheiros estelares sejam muito mais comuns do que se acreditava até uns poucos anos atrás”, afirmou Elliott Horch, da Universidade Estadual do Sul de Connecticut, nos Estados Unidos, primeiro autor do trabalho, aceito para publicação no “Astrophysical Journal”.

Como cerca de 40% a 50% de todas as estrelas na Via Láctea são binárias, o trabalho permite duas conclusões importantes: a primeira é a de que o Universo é na verdade muito mais amigável à formação de planetas estáveis — e, portanto, ao surgimento da vida — do que antes se imaginava.

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A segunda, apenas aparentemente desanimadora, é a de que ainda temos que comer muito arroz-com-feijão para compreender em detalhe os processos que levam à formação de sistemas planetários nas variadas arquiteturas observadas lá fora. Mas isso na verdade é razão para festa entre os astrônomos. Em ciência, o prazer do desafio está nas dúvidas, não nas certezas.

Afinal de contas, quem diria, alguns anos atrás, que um planeta com dois sóis, como o fictício Tatooine (lar de Anakin e Luke Skywalker na saga “Star Wars”), seria tão comum na Via Láctea quanto planetas como a Terra, orbitando um Sol solitário? É uma surpresa, e das boas.

A DESCOBERTA
O primeiro passo do trabalho americano foi escolher cerca de 600 estrelas observadas pelo Kepler que tinham algum sinal de planetas ao seu redor. O satélite detectava esses indícios na forma de uma pequena redução momentânea de brilho da estrela (como se um planeta estivesse passando à sua frente, bloqueando parte da luz). Nem todos são mesmo planetas, mas sabe-se que os falsos positivos equivalem a cerca de 10% do total.

É importante mencionar que o Kepler detecta apenas uma pequena fração de todos os planetas existentes na região do céu para o qual ele está apontado, que por sua vez corresponde a apenas 0,25% de toda a abóbada celeste. Somente aqueles sistemas planetários que estão alinhados de modo que o planeta passe à frente da estrela em nossa linha de visada acabam identificados.

Pois bem, o grupo pegou essas 600 estrelas com potenciais planetas e as observou, usando para isso telescópios em solo, com uma técnica relativamente recente chamada de “speckle” (algo como “salpico”, em português). A ideia é registrar muito rapidamente a luz dessas estrelas, abrindo e fechando a captação em uma fração de segundo, de forma a coletar a menor quantidade possível de fótons (partículas luminosas). Por quê? Se você capta muita luz, as estrelas — brilhantes como são — “estouram” seu brilho na imagem e você não consegue enxergar se o astro é solitário ou tem algum companheiro estelar menos brilhante próximo. São obtidas várias imagens, que depois são combinadas e processadas numa só por um sofisticado programa de computador. Com o “speckle”, é possível identificar que estrelas são binárias.

Dos 600 objetos observados com essa técnica nos observatórios Gemini Norte, no Havaí, e WIYN, em Kitt Peak, no Arizona, os astrônomos conseguiram detectar 49 que muito provavelmente são estrelas duplas. Em paralelo, eles rodaram simulações para descobrir que percentual das estrelas duplas seriam detectadas pelo método (nem todas seriam, dependendo da distância entre os astros ou da possibilidade de um estar à frente do outro na captação da imagem). Juntando as duas coisas, eles chegaram à conclusão de que tanto faz se a estrela é solitária ou dupla — a chance de haver planetas ao seu redor é aproximadamente a mesma.

NOVAS INCERTEZAS
O resultado também é um ótimo exemplo de como é complicado caracterizar os sistemas planetários com precisão, diante das poucas informações que temos.

O tamanho do planeta detectado, por exemplo, é estimado com base no quanto da luz da estrela é bloqueada — ou seja, da relação de proporção entre o diâmetro da estrela e do planeta. Contudo, se de repente descobrimos que o astro é duplo, e não simples, tem mais luz vindo na nossa direção do que antes imaginávamos. Com isso, o planeta tende a ser maior do que a estimativa original.

Outra coisa é que, se a estrela é dupla, fica difícil saber em torno de qual das duas estrelas — ou, se bobear, em torno de ambas — o planeta está girando.

Por isso a importância da complementaridade das diversas técnicas de detecção e estudo de exoplanetas. É como se, a cada sistema planetário, os cientistas estivessem montando um quebra-cabeças diferente. E por vezes ter só uma parte das peças não permite que a gente veja que figura ele vai formar.

Não é à toa que o Mensageiro Sideral considera esta uma época especial na história da humanidade. Estamos, devagar e com cuidado, começando a compreender toda a grandeza criativa do Universo. E a era das grandes descobertas está apenas começando. Os próximos anos serão de arrepiar.

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Uma câmera especial desenvolvida durante dez anos finalmente foi apontada para o céu em busca de planetas fora do Sistema Solar. É o instrumento mais avançado do mundo para fotografar diretamente esses objetos distantes.

Fotografar um planeta diretamente é muito difícil porque seu brilho pequeno acaba ofuscado pela luz de sua estrela-mãe. Por isso os métodos preferenciais na busca por mundos fora do Sistema Solar são indiretos: eles medem ou a mudança de posição da estrela causada pela interação gravitacional com seus planetas ou a diminuição momentânea de brilho quando os planetas passam à frente dela.

A principal vantagem de obter uma imagem direta do planeta é que se pode analisar sua luz e identificar, por exemplo, sua composição. Para isso foi construído o Gemini Planet Imager (GPI), isntrumento instalado no telescópio Gemini Sul, no Chile.

“Mesmo essas primeiras imagens são quase dez vezes melhores que a geração anterior de instrumentos. Em um minuto, estamos vendo planetas que costumavam nos levar uma hora para detectar”, diz Bruce Macintosh, do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, nos Estados Unidos,que liderou a equipe responsável por construir o instrumento.

Trabalhando na frequência do infravermelho, a câmera passou por seus primeiros testes em novembro, fotografando um planeta gigante já conhecido em torno da estrela Beta Pictoris e registrando um disco de cometas ou asteroides em torno da estrela HR4796A.

O primeiro projeto de pesquisa do GPI envolverá o estudo de 600 estrelas jovens para ver que planetas gigantes orbitam ao redor delas. A ideia é verificar a prevalência desses planetas e testar teorias de sua formação. Por incrível que pareça, hoje entendemos muito melhor como se formam planetas rochosos, como a Terra, do que gigantes gasosos, como Júpiter. Compreender esse processo é fundamental para explicar por que alguns mundos gigantes migram para perto de sua estrela depois de sua formação, destruindo tudo (inclusive possíveis Terras) pelo caminho.

O instrumento foi projetado para isso e consegue ver objetos até dez milhões de vezes menos brilhantes que suas estrelas, o que permitirá identificar planetas gigantes jovens (com até 1 bilhão de anos de idade) por meio de sua luz infravermelha.

Embora tenha sido projetado para observar objetos fora do Sistema Solar, o GPI também se presta a pesquisas astronômicas. Veja o que ele consegue ver da superfície de Europa, uma das luas de Júpiter, em contraste com um mapa feito com base imagens obtidas in loco pelas sondas Galileo, Voyager 1 e 2.

O Mensageiro Sideral aguarda ansiosamente as descobertas espetaculares que serão feitas nos próximos anos com o instrumento!

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O que mais se pode dizer da astronomia depois de ver uma imagem dessas?

Trata-se de uma visão parcial da Nebulosa do Cisne, um berçário estelar a cerca de 5.200 anos-luz de distância, na constelação do Sagitário. Trata-se de uma das regiões mais ativas e luminosas da Via Láctea, a galáxia que abriga o Sistema Solar. Mas, diante de tão magnífica vista, quem realmente se importa com tudo isso?

A astronomia encontra uma porta de acesso ao público porque, apesar do linguajar por vezes complicado e da complexidade técnica do tema, a estética do cosmos é imediatamente acessível a qualquer um. Em outras palavras, ela é sexy. E, a julgar pela divulgação de imagens desse tipo como forma de demonstrar o poder de um novo instrumento, ela sabe disso.

Convenhamos, isso só é possível porque o Observatório Gemini é, por si só, fantástico. Composto por dois telescópios gêmeos com espelho de 8,1 metros de diâmetro (daí o nome), um instalado no Hemisfério Sul (Cerro Pachon, Chile) e outro no Hemisfério Norte (Mauna Kea, Havaí), ele tem acesso a todas as partes do céu. (Detalhe: o Brasil tem uma participação nele, de modo que nossos astrônomos podem usá-lo para pesquisas.)

Claro que não adianta nada ter o espelhão lá, bonito, lustroso, se não há instrumentos que transformem a luz que ele capta em informação útil para os astrônomos. Aí é que entra o Flamingos-2, uma câmera e espectrógrafo que trabalha captando luz infravermelha no Gemini Sul.

Após passar por uma série de percalços, o instrumento está instalado e comissionado — ou seja, já passou pela fase de “teste” do dispositivo. A partir de agora, em setembro, começa a fase científica. Ou seja, é quando tudo está calibradinho e os astrônomos podem começar a transformar as belas imagens em conhecimento.

Bacana. Mas ainda bem que eles não nos privaram de uma olhadinha nessas primeiras imagens. São de encher os olhos e se admirar com a beleza do Universo. Confira abaixo as outras três fotos divulgadas pelo observatório.