Nos últimos trinta anos, milhares de planetas extra-solares foram descobertos além do nosso Sistema Solar. Na maioria das vezes, eles foram detectados pelo Kepler Telescópio Espacial usando uma técnica chamada Transit Photometry. Para esse método, os astrônomos medem quedas periódicas no brilho de uma estrela - que são o resultado de planetas passando na frente deles em relação a um observador - para confirmar a presença de planetas.
Graças a um novo esforço de pesquisa realizado por uma equipe de astrônomos profissionais e amadores, algo muito menor que os planetas foi recentemente detectado orbitando uma estrela distante. De acordo com um novo estudo publicado pela equipe de pesquisa, seis exocometas foram observados orbitando em torno da KIC 3542116, uma estrela espectral do tipo F2V localizada a 800 anos-luz da Terra. Esses cometas são os menores objetos até o momento, detectando o método de Fotometria de Trânsito.
O estudo que detalha suas descobertas, intitulado "Prováveis transocompatíveis detectados por Kepler", apareceu recentemente no Avisos mensais do Royal Astronomical Sociedade. Liderada por Saul Rappaport, do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT, a equipe também era formada por astrônomos amadores, membros do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (CfA), Universidade do Texas, Northeastern University e Ames Research Center da NASA.
É a primeira vez que a Fotometria de trânsito é usada para detectar objetos tão pequenos quanto cometas. Esses cometas eram bolas de gelo e poeira - comparáveis em tamanho ao cometa Halley - que viajavam a velocidades de cerca de 160.934 km / h (100.000 mph) antes de serem vaporizados. Os pesquisadores foram capazes de detectá-los escolhendo suas caudas, as nuvens de poeira e gás que se formam quando os cometas se aproximam de sua estrela e começam a sublimar.
Não foi uma tarefa fácil, pois as caudas conseguiram obscurecer apenas cerca de um décimo de 1% da luz da estrela. Como Saul Rappaport, que também é professor emérito de física no Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial, explicou em um comunicado de imprensa do MIT:
"É incrível que algo de várias ordens de magnitude menor que a Terra possa ser detectado apenas pelo fato de estar emitindo muitos detritos. É impressionante poder ver algo tão pequeno, tão distante ".
O crédito pela detecção original é de Thomas Jacobs, um astrônomo amador que vive em Bellevue, Washington, e é membro do Planet Hunters. Esse projeto de cientista cidadão foi estabelecido pela Universidade de Yale e consiste de astrônomos amadores que dedicaram seu tempo à busca de exoplanetas. Os membros têm acesso aos dados do Telescópio Espacial Kepler na esperança de que eles notassem coisas que os algoritmos de computador podem perder.
Em janeiro, Jacobs começou a digitalizar quatro anos de dados obtidos durante KeplerMain missão principal. Durante esta fase, que durou de 2009 a 2013, Kepler digitalizaram mais de 200.000 estrelas e realizaram medições de suas curvas de luz. Após cinco meses analisando os dados (em 18 de março), ele notou vários padrões de luz curiosos em meio ao ruído de fundo vindo do KIC 3542116. Como Jacobs disse:
“Procurar objetos de interesse nos dados do Kepler requer paciência, persistência e perseverança. Para mim, é uma forma de caça ao tesouro, sabendo que há um evento interessante esperando para ser descoberto. É tudo uma questão de explorar e estar à caça, onde poucos já viajaram antes. ”
Especificamente, Jacobs estava procurando sinais de trânsitos únicos, que não são como os causados por planetas que orbitam uma estrela (ou seja, periódicos). Enquanto olhava para o KIC 3542116, ele notou três trânsitos únicos e alertou Rappaport e Andrew Vanderburg, como astrofísico da Universidade do Texas e membro da CfA. Jacobs havia trabalhado com os dois homens no passado e queria sua opinião sobre essas descobertas.
Como Rapport lembrou, o processo de interpretação dos dados foi desafiador, mas gratificante. Inicialmente, eles observaram que as curvas de luz não se pareciam com aquelas causadas por trânsitos planetários, caracterizadas por uma queda repentina e acentuada da luz, seguida por um aumento acentuado. Com o tempo, Rapport notou que a assimetria nas três curvas de luz se assemelhava às dos planetas desintegrados, que eles haviam observado antes.
"Ficamos juntos por um mês, porque não sabíamos o que era - os trânsitos do planeta não são assim", disse Rappaport. "Então me ocorreu que, 'Ei, isso parece algo que já vimos antes' ... Pensamos que o único tipo de corpo que poderia fazer a mesma coisa e não repetir é aquele que provavelmente será destruído no final. A única coisa que se encaixa no projeto, e tem uma massa pequena o suficiente para ser destruída, é um cometa. ”
Com base em seus cálculos, que indicavam que cada cometa bloqueava cerca de um décimo de 1% da luz da estrela, a equipe de pesquisa concluiu que o cometa provavelmente se desintegrou completamente, criando uma trilha de poeira que foi suficiente para bloquear a luz por vários meses antes desapareceu. Depois de realizar observações adicionais, eles também notaram mais três trânsitos no mesmo período, semelhantes aos observados por Jacobs.
O fato de esses seis exocometas parecerem ter transitado muito perto de sua estrela nos últimos quatro anos levanta algumas questões interessantes, e respondê-las pode ter implicações drásticas para pesquisas extra-solares. Também poderia melhorar nossa compreensão de nosso próprio sistema solar. Como Vanderburg explicou:
“Por que existem tantos cometas nas partes internas desses sistemas solares? Esta é uma era extrema de bombardeio nesses sistemas? Essa foi uma parte realmente importante da formação do nosso sistema solar e pode ter trazido água para a Terra. Talvez estudar exocometas e descobrir por que eles são encontrados em torno desse tipo de estrela ... possa nos dar uma ideia de como o bombardeio acontece em outros sistemas solares. ”
Entre 4,1 e 3,8 bilhões de anos atrás, o Sistema Solar também passou por um período de intensa atividade de cometas conhecida como Bombardeio Pesado Final. Durante esse período, acredita-se que asteróides e cometas tenham impactado os corpos no Sistema Solar interno regularmente. Curiosamente, acredita-se que este período de bombardeio pesado seja o responsável pela distribuição de água na Terra e nos outros planetas terrestres.
Como observado, o KIC 3542116 pertence ao tipo espectral F2V, uma classe de estrela amarelo-branca que é tipicamente 1 a 1,4 vezes mais massiva que o nosso Sol e bastante brilhante. Como é comparável em tamanho e massa ao nosso Sol, é possível que o período de bombardeio que ele está passando seja semelhante ao que o Sistema Solar passou. Observá-lo acontecer poderia, portanto, dizer-nos muito sobre como atividades semelhantes influenciaram a evolução de nosso Sistema Solar bilhões de anos atrás.
Além da importância do estudo para o estudo da astrofísica e astronomia, também demonstra o importante papel que os cientistas cidadãos desempenham atualmente. Não fosse pelo incansável trabalho realizado por Jacobs, que analisa os dados de Kepler entre trabalhar em seu emprego diário e nos fins de semana, essa descoberta não teria sido possível.
"Eu poderia citar 10 tipos de coisas que essas pessoas encontraram nos dados do Kepler que os algoritmos não conseguiram encontrar, devido à capacidade de reconhecimento de padrões no olho humano", disse Rappaport. “Agora você pode escrever um algoritmo de computador para encontrar esse tipo de forma de cometa. Mas eles foram perdidos em pesquisas anteriores. Eles eram profundos o suficiente, mas não tinham a forma correta programada em algoritmos. Eu acho que é justo dizer que isso nunca seria encontrado por nenhum algoritmo ".
No futuro, a equipe de pesquisa espera que a implantação do Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) - que será liderado pelo MIT - continue conduzindo o tipo de pesquisa realizada pela Kepler.
