Dois Planetas em Alfa do Centauro B?

Representação artística do hipotético planeta Alfa do Centauro Bb, em órbita da componente B do sistema Alfa do Centauro. Ao longe, em baixo, a algumas unidades astronómicas, vê-se Alfa do Centauro A; em cima, o Sol, a 4.3 anos-luz. Crédito: ESO/L. Calçada/Nick Risinger.

Em Outubro de 2012, uma equipa de astrónomos liderada por Xavier Dumusque, do Observatório de Genebra, publicou um artigo na revista Nature onde anunciava a descoberta de um planeta em torno da estrela Alfa do Centauro B, uma das componentes do sistema triplo Alfa do Centauro, o mais próximo do Sol, a apenas 4.3 anos-luz. A descoberta foi possível ao fim de 3 anos de uma campanha de observação intensa com o espectrógrafo HARPS, capaz de medir a velocidade radial de uma estrela com uma precisão de 0.5 metros por segundo. A detecção foi difícil e exigiu um sofisticado processamento dos dados do HARPS para ter em conta factores como a actividade magnética da estrela e o seu movimento orbital em torno de um centro de gravidade comum com a componente A. Até à data, a descoberta não foi ainda confirmada independentemente por outras equipas, um passo crucial do método científico para a descoberta ser aceite pela comunidade.

As componentes do sistema triplo Alfa do Centauro comparadas com o Sol. As estrelas A e B são muito parecidas com o Sol, Proxima Centauri é uma anã vermelha que orbita o sistema binário constituído por A e B à distância.

O Alfa do Centauro Bb (no que se segue apenas Bb), como foi designado o hipotético planeta, tem um período orbital de apenas 3.2 dias, e está muito mais próximo de Alfa do Centauro B do que Mercúrio está do Sol, a uns meros 6 milhões de quilómetros. A esta distância, a sua temperatura de equilíbrio (que resulta apenas da radiação que recebe da estrela, sem ter em conta os efeitos de uma possível atmosfera) é de 1500 Kelvin, um verdadeiro inferno. A massa mínima do planeta é de 1.1 vezes a massa da Terra (a técnica da velocidade radial só permite determinar uma estimativa para a massa mínima do planeta; a massa real do planeta depende da inclinação da sua órbita relativamente à linha de visão com a Terra). Se existir, tratar-se-á provavelmente de um planeta telúrico, semelhante aos planetas interiores do Sistema Solar, mas submetido a condições muito mais extremas.

O trânsito de um exoplaneta provoca uma ligeira diminuição no brilho da sua estrela hospedeira. A duração, a profundidade e a periodicidade dos trânsitos fornecem informação importante relativa à órbita e ao tamanho do planeta.

A possível existência de um planeta tão próximo de Alfa do Centauro B levou uma equipa de astrónomos liderada por Brice-Oliver Demory, da Universidade de Cambridge, a propor a utilização do Telescópio Espacial Hubble para tentar detectar trânsitos do planeta (i.e., eventos em que o planeta atravessa o disco da estrela quando visto da Terra). A detecção de trânsitos permitiria demonstrar a existência do planeta de forma independente e, também, determinar o seu tamanho e a inclinação da sua órbita, que por sua vez, combinados com os dados obtidos pela equipa de Dumusque, permitiriam o cálculo da sua massa real e densidade. As observações foram realizadas em 2013 e 2014 e prolongaram-se por um período total de 40 horas.

Os trânsitos de um exoplaneta são visíveis a partir da Terra se o plano da sua órbita estiver alinhado de forma precisa com a linha de visão com a Terra. A forma da curva de luz do trânsito e a duração do mesmo permitem determinar a inclinação da órbita e o tamanho do planeta. Se o planeta for também detectado pelo método da velocidade radial, a combinação dos dados permite o cálculo da sua massa real e densidade.

Nas observações realizadas em 2013 foi detectado um sinal semelhante a um trânsito de um planeta de dimensões terrestres que parecia ser marginalmente consistente com a órbita publicada para o Alfa do Centauro Bb. No entanto, uma análise mais detalhada dos dados revelou alguns problemas com esta interpretação. Em primeiro lugar, o trânsito demorou demasiado tempo para poder ser devido ao Bb (para uma estrela de um tamanho dado, a duração de um trânsito varia de forma proporcional à raíz quadrada da distância do planeta à estrela, i.e., o trânsito de um planeta próximo da estrela têm uma duração inferior ao de um planeta mais afastado).

A duração do trânsito (tau) é inversamente proporcional ao semi-eixo maior da órbita do planeta (a), mas a 3ª Lei de Kepler diz-nos que o período (P) é proporcional ao semi-eixo maior elevado a 3/2, pelo que tau é proporcional à raiz quadrada do semi-eixo. Assim, em geral, quanto mais distante estiver o planeta da estrela, mais longos serão os seus trânsitos.

Se o sinal observado se tratar mesmo de um trânsito, e a equipa praticamente eliminou outras explicações possíveis, este seria devido não ao Bb mas antes a um novo planeta numa órbita com um período de, no máximo, 20.4 dias. Em segundo lugar, e para acrescentar mistério ao enredo, o sinal não foi observado nas observações realizadas em 2014. Note-se que a equipa planeou as observações com o Hubble para datas em que o Bb poderia estar a passar em frente da Alfa do Centauro B, com base na órbita publicada de 3.2 dias. A ausência de um sinal em 2014 pode simplesmente significar que o Bb não realiza trânsitos e que a equipa teve azar e não acertou com um trânsito do hipotético segundo planeta.

O trânsito detectado pela equipa liderada por Brice-Oliver Demory com base em observações realizadas com o Telescópio Espacial Hubble. Crédito: Demory et al.

Infelizmente, a confirmação deste segundo planeta na Alfa do Centauro B poderá ser também complicada. A partir da superfície da Terra não é possível fazer observações que rivalizem com o Hubble em precisão fotométrica. Mais, uma vez que só se detectou um possível trânsito, não se conhece o período do planeta e portanto é muito difícil planear as observações. A partir do espaço, o Hubble teria de observar Alfa do Centauro B durante 20 dias seguidos para tentar registar o trânsito — um cenário muito improvável uma vez que é um dos telescópios mais requisitados pelos astrónomos. A menos que haja uma alteração excepcional no procedimento de atribuição de tempo de observação no telescópio espacial, teremos de esperar por uma nova geração de observatórios na Terra como o E-ELT (European Extremely Large Telescope), actualmente numa fase inicial de construção em Cerro Armazones, no Chile, ou observatórios espaciais como o CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite, da ESA) e o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, da NASA) que irão observar estrelas brilhantes, na vizinhança do Sol, à procura de trânsitos de exoplanetas com um sensibilidade sem precedentes.

(Fontes: New Scientist e arXiv.org)

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