Post on 06-Jul-2020
Aula 10: ExoplanetasUniversidade Federal do ABC - Ensino de Astronomia
Professora Renata Paes
O Sistema Solar
Mas o que são exoplanetas?
- São planetas que estão fora do sistema solar, ou seja, não orbitam a estrela Sol.
Via láctea
- Estima-se que tem em torno de 100 a 400 bilhões de estrelas
- Se considerarmos não somente os planetas potencialmente habitáveis, a quantidade de planetas na Via Láctea atinge a marca dos trilhões.
-
Via Láctea
O Sol e nosso sistema solar em relação à galáxia Via Láctea. O círculo branco indica a área onde a maioria dos exoplanetas foi encontrada com os telescópios atuais. Crédito: NASA / JPL-Caltech / T. Pyle
Arquímedes"Há quem pense, Rei Gelão, que o número de grãos de areia é infinito. E quando menciono areia refiro-me não só aquela que existe em Siracusa e no resto da Sicilia mas também àquela que se encontra nas outras regiões, sejam elas habitadas ou desabitadas.”
Giordani Bruno - https://vimeo.com/89241669
Deus é infinito e um universo infinito não tem um centro
Uma breve linha do tempo - 1917 - Primeira evidência de um exoplaneta orbitando uma estrela Anã
- 1992- Dois planetas orbitando uma pulsar
- 1995 - 51 Pegasi b O primeiro planeta detectado orbitando uma estrela igual ao Sol
51 Pegasi b- Primeiro exoplaneta descoberto
orbitando uma estrela parecida com o Sol
- Gigante gasoso- Está a 50 anos-luz (1 ano-luz = 9,5
trilhões de quilômetros‘’)- Descoberto pelo método de Velocidade
Radial- Tem o dobro do tamanho de Júpiter- Foi o primeiro planeta no qual foi
detectado o espectro da luz visível
51 Pegasi b
Gráfico com número de exoplanetas descobertos por ano
Números mais atuais
Tipos de exoplanetasNo site da Nasa, os dados sobre exoplanetas confirmados estão separados em 5 grupos, sendo o último grupo o de exoplanetas sem confirmação de classificação. Os outros 4 são:
- Neptune-like: Semelhantes a Urano e Netuno em nosso Sistema Solar- Gas Giant: Semelhantes a Júpiter ou Saturno em nosso Sistema Solar- Super Earth: são exoplanetas diferentes aos que temos como referência em nosso Sistema
Solar: são mais massivos que a Terra, emitem mais luz que os gigantes gasosos e podem ser compostos de gás, rochas ou uma combinação de ambos
- Terrestrial planets: São rochosos e com ricas cores de metais, assim como Mercúrio, Vênus, Terra e Marte em nosso Sistema Solar
Tabela periódica de exoplanetas
Nomeação - Definidos pela União Astronômica Internacional (UAI), que desde 1922
estipulou regras para a nomeação - Começam com um nome ou uma abreviação e terminam com uma letra
minúscula- O primeiro nome pode ser relacionado à estrela que ele orbita, ao
instrumento que o detectou (como o telescópio Kepler, que já deu nome a vários planetas), a projetos astronômicos, entre outros
- A letra indica a ordem que ele foi descoberto em seu sistema planetário, começando pela letra “b”
- Pode conter o número de planetas que já foi descoberto pela missão
Curiosidade- Em 2019, em comemoração aos 100 anos de existência da União
Astronômica Internacional (UAI), os países-membros participaram de um concurso para a nomeação de uma estrela e o planeta que a orbita. Para o Brasil foi designado a HD 23079 e os nomes escolhidos foram Tupi e Guarani.
-
E como a gente identifica exoplanetas?- É importante imaginar o que estamos procurando
- As grandes distâncias tornam difícil identificar exoplanetas apenas com imagens diretas deles
E como a gente identifica exoplanetas?Velocidade Radial (Efeito Doppler)
- O planeta que orbita a estrela causa uma pequena oscilação na posição da estrela observada alterando o espectro de luz ou a assinatura de cor
- É observada a variação para o azul ou para o vermelho que a estrela pode apresentar
- Se a variação é repetida em intervalos de tempos fixos (dias, meses ou anos), é quase certo que há um planeta orbitando a estrela
- Júpiter quente são os mais facilmente encontrados
Velocidade Radial
Curva de velocidade radial de 51 Pegasi, mostrando variação devido à existência do planeta 51 Pegasi b
E como a gente identifica exoplanetas?Astrometria
- É similar ao método da velocidade radial
- A diferença reside no fato de a astrometria apenas observar a variação de posição da estrela
- Medida do “balanço” que a estrela recebe ao ser atraída gravitacionalmente pelo planeta
- A atração gera oscilações regulares em torno do centro de massa do sistema
E como a gente identifica exoplanetas?Método de trânsito
- Detecta a variação luminosa causada por um planeta quando transita diante da sua estrela hospedeira
- Mede-se as variações nas posições das linhas do espectro da estrela- Vantagem: Pode ser aplicado em estrelas muito distantes- Desvantagem: Funciona apenas com planetas que estão alinhados na
linha de visada- Com este método é possível deduzir o tamanho, a massa e a órbita
Método de trânsito
E como a gente identifica exoplanetas?Imagem direta
- Este método captura diretamente a imagem do planeta- A estrela que está sendo observada tem sua imagem sobreposta - Este método não é bom para detectar objetos que estão muito distante
da Terra- A confirmação pode levar décadas- Identifica melhor exoplanetas do tipo ‘Júpiter Quente’
Imagem Direta
E como a gente identifica exoplanetas?Microlente gravitacional
- Geralmente observada com telescópios robóticos- Utiliza a Teoria da Relatividade Geral para detectar distorções de luz
causadas por uma estrela- A presença de um planeta em torno da estrela faz com que a luz seja
curvada de forma diferente, fazendo com que a intensidade da luz varie de forma diferente também.
- Eventos de microlentes são curtos - A vantagem de microlentes gravitacionais é que é possível detectar
planetas de baixa massa, como a Terra e distantes
Microlente gravitacional
E como a gente identifica exoplanetas?- Existem outras diversas técnicas
de se detectar um exoplaneta, porém ou não encontraram ou não tiveram resultados muito promissores.
Missões de exploraçãoHARPS
- Instalado em 2002, no Chile- Boa parte da observação astronômica
mundial está localizada no Chile- Sigla em inglês para “Buscador de Planetas
por Velocidade Radial de Alta Precisão”
Spitzer, Kepler, and Hubble - Juntos descobriram mais de 1000 exoplanetas Credit: JPL-Caltech/R. Hurt (SSC); NASA Ames/ W. Stenzel; ESA
Missões de exploração Telescópio Spitzer
- Lançamento: 2003- Aposentado- Telescópio infravermelho- Método de trânsito
Spitzer
Sptizer
Sete planetas como a Terra orbitam a estrela conhecida como TRAPPIST-1.
Missões de exploraçãoTelescópio Kepler - “Caçador de planetas”
- Lançado em 2009- Descobriu mais de 2.600
exoplanetas- Medição do brilho de luz,
utilizando assim o método de trânsito
Alguns números do Kepler
Missões de exploraçãoTelescópio Tess (Transiting Exoplanet Survey Satellite)
- Lançado em 2018 pelo foguete Falcon 9 da SpaceX
- Missão: Encontrar planetas iguais à Terra, gigantes gasosos e pequenos planetas
- 2 anos de missão, esperando-se que ele consiga monitorar o brilho de mais de 200 mil estrelas existentes
- Método de trânsito
Foto: NASA/Wikimedia Commons)
Missões de exploraçãoTelescópio James Webb (JWST)
- Previsão de lançamento: 2021- Nasa, ESA e CSA- Sucessor do Hubble, lançado em 1990- Seu sistema óptico infravermelho foi
projetado para operar na faixa dos comprimentos da luz laranja ao infravermelho médio
- Lançamento a 1,5 milhões de quilômetros da Terra, orbitando a L2, com a técnica conhecida como estilingue gravitacional
James Webb (JWST)- Os detectores do JWST, vai nos
permitir olhar para o passado, principalmente o Miri
- Os detectores serão capazes de observar muito mais longe e pontos muito mais remotos
- Utilizará o Método de trânsito
James Webb (JWST)- Tem o tamanho de uma quadra de tênis e
o seu espelho tem 6,5 metros- Parece uma colméia, pois precisará ser
dobrado para caber em um foguete- Todo o Observatório deverá ser mantido
frio (-233 °C (50 K)), ficando assim protegido da radiação infravermelha produzida por si, pelo Sol, pela Lua e pela Terra
James Webb (JWST)
O vídeo mostra como o JWST será desdobrado no espaço após o lançamento a bordo de um foguete. O espelho feito com painéis folheados a ouro será dobrado para ocupar o foguete.
2020
Planos FuturosPLATO (sigla em inglês para Trânsito Planetário e Oscilação das Estrelas) - ESA
- Previsão de lançamento: 2026- Método de trânsito- Melhorias no instrumento chamado
“fotômetro estelar”, que faz a contagem de fótons para detectar a passagem dos planetas”
- Conseguirá identificar planetas semelhantes à Terra, que são difíceis de detectar devido ao seu tamanho e distância das estrelas
Planos Futuros
Vamos viajar pelo espaço?- https://exoplanets.nasa.gov/eyes-on-exoplanets/#/
- Filme Interestelar-- Série de livros e filme “O guia do mochileiro das Galáxias”
- https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/exoplanet-travel-bureau/
ENTÃO EXISTE VIDA FORA DA TERRA????
Vida- A referência que temos de Vida é a da Terra- Água em estado líquido é imprescindível para que a Vida aconteça, pois
é a partir dela que ocorre o metabolismo que fornece a energia e a manutenção estrutural da célula
- A Terra recebe energia do Sol, nossa estrela, e não está nem tão afastada, para as temperaturas serem negativas e nem tão próximas que fiquem acima de 100°C.
- Para ser considerado como “potencialmente habitável”, um exoplaneta precisa ter 2 características: orbitar a Zona Habitável e ser rochoso como a Terra
Zona habitável- Chamada de “Cachinhos
Dourados” (Goldilocks)- Nem muito quente e nem muito
fria, sendo possível ter água em estado líquido
- Permite que os elementos orgânicos possam se combinar e formar elementos mais complexos
Zona Habitável
Zona Habitável
Índice de Similaridade com a Terra (ESI)- Escala que vai de 0 a 1, em que quanto mais próximo de 1, mais similar
à Terra - O índice leva em conta o raio, a densidade, a composição geoquímica,
temperatura da superfície e a velocidade de escape do exoplaneta- Não é indicativo de que há Vida no planeta
Índice de Similaridade com a Terra (ESI)
Embora diferindo em tamanho e temperatura, planetas terrestres do Sistema Solar tendem a ter valores elevados Índice de Similaridade com a Terra - Mercúrio (0,596), Vênus (0,444), Terra (1,00) e Marte (0,797)
Exoplanetas potencialmente habitáveis
São tantos planetas...
Paradoxo de Fermi
Charge publicada no jornal The New Yorker, em 1950, e que teria motivado a pergunta de Fermi sobre a vida alienígena em um almoço entre físicos.
Paradoxo de Fermi- Físico italiano, especialista em física quântica e reatores nucleares e nunca publicou algo sobre extraterrestres
- Se o Universo é povoado de vida inteligente, onde estão e por que não entram em contato?
- A Terra é um planeta típico, então a Vida deveria ser algo comum
- Hipótese da Terra especial
- Não há uma resposta ainda
Equação de Drake
Equação de Drake
- Fórmula que visa estimar a quantidade de civilizações tecnologicamente avançadas que possam existir em nossa Via Láctea
- Foi formulada em 1961 e está intimamente ligada ao Paradoxo de Fermi
- O maior problema dessa equação é que os últimos quatro termos (fração de planetas com vida, chances de que a vida se torne inteligente, chances de que a vida inteligente se torne detectável e quantia de tempo pelo qual elas são detectáveis) são completamente desconhecidos
Referências bibliográficas
“O telescópio capaz de ver coisas que ocorreram há 13 bilhões de anos”. Disponível em: https://www.bbc.com/portuguese/geral-51033936
“Habitable exoplanets Catalog”http://phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog
“Critérios para nomear os astros do Universo”. Disponível em: https://timfazciencia.com.br/noticias/criterios-para-nomear-os-astros-do-universo/
“NomeieEixoMundos”https://nocbrasil2018.wixsite.com/nomeieexomundos
“Brasileiros batizam exoplaneta e estrela em campanha internacional”. Disponível em: https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/Espaco/noticia/2019/12/brasileiros-batizam-exoplaneta-e-estrela-em-campanha-internacional.html
“Exoplanet Exploration”: https://exoplanets.nasa.gov/
“Mundos como o nosso”. Disponível em: https://revistapesquisa.fapesp.br/wp-content/uploads/2017/10/058-061_exoplanetas_260.pdf
Referências Bibliográficas
-Slides inspirados na aula do curso realizado em 2019. Disponível em: https://astronomiaufabc.wordpress.com/2019/06/19/slides-da-aula-de-exoplanetas/
“Detectar é preciso: em busca de planetas e vidas”. Disponível em: https://www.pucsp.br/ecopolitica/galeria/galeria_ed7.html
“Astrobiologia Raiz #002: Métodos de Detecção”. Disponível em: https://www.deviante.com.br/noticias/ciencia/astrobiologia-raiz-002-metodos-de-deteccao/
“Medição de luz mais precisa facilita busca de telescópio por “novas terras”. Disponível em: https://jornal.usp.br/ciencias/ciencias-exatas-e-da-terra/medicao-de-luz-mais-precisa-facilita-busca-de-telescopio-por-novas-terras/
Revista Astronova Edição 23. Disponível em: http://caeh.com.br/2020/wordpress/2019/10/06/edicao-23/
“Telescópio espacial James Webb”. Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/telescopio-espacial-james-webb.htm