Bem-vindo de volta à nossa série sobre métodos de caça Exoplanet! Hoje, olhamos para o método curioso e único conhecido como Microlensação Gravitacional.
A busca por planetas extra-solares certamente esquentou na última década. Graças às melhorias feitas em tecnologia e metodologia, o número de exoplanetas que foram observados (em 1º de dezembro de 2017) atingiu 3.710 planetas em 2.780 sistemas estelares, com 621 sistemas ostentando múltiplos planetas. Infelizmente, devido a vários limites que os astrônomos são forçados a enfrentar, a grande maioria foi descoberta usando métodos indiretos.
Um dos métodos mais comumente usados para detectar indiretamente exoplanetas é conhecido como Microlensação Gravitacional. Essencialmente, esse método depende da força gravitacional de objetos distantes para curvar e focalizar a luz proveniente de uma estrela. Quando um planeta passa em frente à estrela em relação ao observador (ou seja, faz um trânsito), a luz diminui mensurável, o que pode ser usado para determinar a presença de um planeta.
A esse respeito, o Microlensing Gravitacional é uma versão reduzida do Gravitational Lensing, onde um objeto intermediário (como um aglomerado de galáxias) é usado para focalizar a luz proveniente de uma galáxia ou de outro objeto localizado além dela. Ele também incorpora um elemento-chave do método de trânsito altamente eficaz, em que as estrelas são monitoradas quanto a quedas de brilho para indicar a presença de um exoplaneta.
Descrição:
De acordo com a Teoria da Relatividade Geral de Einstein, a gravidade faz com que o tecido do espaço-tempo se dobre. Esse efeito pode fazer com que a luz afetada pela gravidade de um objeto fique distorcida ou curvada. Também pode atuar como uma lente, fazendo com que a luz fique mais focada e fazendo com que objetos distantes (como estrelas) pareçam mais brilhantes para um observador. Esse efeito ocorre apenas quando as duas estrelas estão quase exatamente alinhadas em relação ao observador (ou seja, uma posicionada na frente da outra).
Esses "eventos de lente" são breves, mas abundantes, pois a Terra e as estrelas em nossa galáxia estão sempre se movendo uma em relação à outra. Na década passada, mais de mil desses eventos foram observados, e geralmente duravam alguns dias ou semanas por vez. De fato, esse efeito foi usado por Sir Arthur Eddington em 1919 para fornecer a primeira evidência empírica da Relatividade Geral.
Isso ocorreu durante o eclipse solar de 29 de maio de 1919, onde Eddington e uma expedição científica viajaram para a ilha de Principe, na costa da África Ocidental, para tirar fotos das estrelas que agora eram visíveis na região ao redor do sol. As imagens confirmaram a previsão de Einstein, mostrando como a luz dessas estrelas se deslocava levemente em resposta ao campo gravitacional do Sol.
A técnica foi proposta originalmente pelos astrônomos Shude Mao e Bohdan Paczynski em 1991 como um meio de procurar companheiros binários para estrelas. Sua proposta foi refinada por Andy Gould e Abraham Loeb em 1992 como um método de detecção de exoplanetas. Este método é mais eficaz ao procurar planetas em direção ao centro da galáxia, pois a protuberância galáctica fornece um grande número de estrelas de fundo.
Vantagens:
Microlentes é o único método conhecido capaz de descobrir planetas a distâncias realmente grandes da Terra e é capaz de encontrar o menor dos exoplanetas. Enquanto o Método da velocidade radial é eficaz ao procurar planetas com até 100 anos-luz da Terra e a Fotometria de Trânsito pode detectar planetas a centenas de anos-luz de distância, o microlente pode encontrar planetas a milhares de anos-luz de distância.
Enquanto a maioria dos outros métodos tem um viés de detecção para planetas menores, o método de microlente é o meio mais sensível de detectar planetas que estão a cerca de 1 a 10 unidades astronômicas (AU) de estrelas semelhantes ao Sol. O microlente também é o único meio comprovado de detectar planetas de baixa massa em órbitas mais amplas, onde o método de trânsito e a velocidade radial são ineficazes.
Tomados em conjunto, esses benefícios tornam a microlente o método mais eficaz para encontrar planetas semelhantes à Terra em torno de estrelas semelhantes ao Sol. Além disso, as pesquisas de microlentes podem ser efetivamente montadas usando instalações terrestres. Assim como a Fotometria de Trânsito, o Método de Microlente se beneficia do fato de poder ser usado para pesquisar dezenas de milhares de estrelas simultaneamente.
Desvantagens:
Como os eventos de microlentes são únicos e não estão sujeitos a repetição, quaisquer planetas detectados usando esse método não serão observáveis novamente. Além disso, os planetas detectados tendem a estar muito distantes, o que torna praticamente impossíveis as investigações de acompanhamento. Felizmente, as detecções por microlente geralmente não exigem pesquisas de acompanhamento, pois têm uma relação sinal / ruído muito alta.
Embora a confirmação não seja necessária, alguns eventos planetários de microlentes foram confirmados. O sinal planetário para o evento OGLE-2005-BLG-169 foi confirmado por observações de HST e Keck (Bennett et al. 2015; Batista et al. 2015). Além disso, as pesquisas de microlentes só podem produzir estimativas aproximadas da distância de um planeta, deixando margens significativas para erros.
O microlente também não é capaz de produzir estimativas precisas das propriedades orbitais de um planeta, uma vez que a única característica orbital que pode ser determinada diretamente com esse método é o eixo semi-principal atual do planeta. Dessa forma, o planeta com uma órbita excêntrica será detectável apenas por uma pequena parte de sua órbita (quando estiver longe de sua estrela).
Finalmente, o microlente depende de eventos raros e aleatórios - a passagem de uma estrela precisamente na frente de outra, como vista da Terra - o que torna as detecções raras e imprevisíveis.
Exemplos de Pesquisas de Microlentes Gravitacionais:
Pesquisas que se baseiam no Método de Microlente incluem o Experimento de Lente Gravitacional Óptica (OGLE) da Universidade de Varsóvia. Liderado por Andrzej Udalski, diretor do Observatório Astronômico da Universidade, este projeto internacional usa o telescópio "Varsóvia" de 1,3 metros em Las Campanas, no Chile, para procurar eventos de microlentes em um campo de 100 estrelas ao redor da protuberância galáctica.
Há também o grupo Microlensing Observations in Astrophysics (MOA), um esforço colaborativo entre pesquisadores da Nova Zelândia e do Japão. Liderado pelo professor Yasushi Muraki, da Universidade de Nagoya, este grupo usa o Método de Microlente para conduzir pesquisas de matéria escura, planetas extra-solares e atmosferas estelares do hemisfério sul.
Além disso, existe o NETwork (PLANET), que consiste em cinco telescópios de 1 metro distribuídos pelo hemisfério sul. Em colaboração com o RoboNet, este projeto é capaz de fornecer observações quase contínuas para eventos de microlentes causados por planetas com massas tão baixas quanto as da Terra.
A pesquisa mais sensível até o momento é a Rede Coreana de Telescópio de Microlentes (KMTNet), um projeto iniciado pelo Instituto de Ciências Espaciais e Espaciais da Coréia (KASI) em 2009. O KMTNet conta com os instrumentos de três observatórios do sul para fornecer monitoramento contínuo de 24 horas por dia. a protuberância galáctica, procurando eventos de microlentes que apontam o caminho para planetas de massa terrestre orbitando com suas estrelas zonas habitáveis.
Escrevemos muitos artigos interessantes sobre detecção de exoplanetas aqui na Space Magazine. Aqui estão O que são planetas solares extras ?, Qual é o método de trânsito ?, Qual é o método de velocidade radial ?, O que é lentes gravitacionais? e universo de Kepler: mais planetas em nossa galáxia do que estrelas
Para obter mais informações, verifique a página da NASA na Exoplanet Exploration, a página da Planetary Society em Planetas Extrasolares e o Arquivo da NASA / Caltech Exoplanet.
Astronomy Cast também tem episódios relevantes sobre o assunto. Aqui está o episódio 208: O telescópio espacial Spitzer, episódio 337: fotometria, episódio 364: a missão CoRoT e episódio 367: Spitzer faz exoplanetas.
Fontes:
- NASA - 5 maneiras de encontrar um planeta
- Sociedade Planetária - Microlente
- Wikipedia - Métodos de detecção de exoplanetas
