À procura de outras terras

Nuno Santos - Investigador do Centro de Astrofísica da Universidade do Porto

A descoberta de outros mundos passou nos últimos anos de um sonho distante a uma realidade. Durante dezenas de anos, os astrofísicos prescutaram os céus à procura de sinais que nos indicassem a presença de planetas fora do sistema solar. No entanto, foi necessário esperar até meados da década de 90 (do século xx) para que as pesquisas dessem os primeiros resultados.
Formação de Planetas

Hoje é geralmente aceite que os planetas se formam como um subproduto da formação de uma estrela. Quando uma nuvem de gás e poeira se contrai dando origem a um "sol", as leis da física dizem-nos que em seu torno se deve formar um disco achatado.
Por um processo ainda não completamente desvendado, os grãos de poeira existentes no disco vão-se aglomerando, e dão origem a corpos de maiores dimensões. Nas regiões do disco mais afastadas da jovem estrela, a grande quantidade de gelos existentes permite que estes "planetesimais" cresçam em apenas algumas dezenas de milhões de anos. Quando um desses "núcleos" atinge uma massa suficiente (equivalente a cerca de 10 vezes a massa da terra), começa a atrair e juntar gás à sua volta, formando um planeta gigante como Júpiter. Por seu lado, nas regiões mais interiores do disco, mais próximas da jovem estrela e onde a elevada temperatura não permite a condensação de gelos, os grãos de poeira aí existentes darão mais tarde origem a planetas "pequenos", terrestres e rochosos, como a terra.
Como detectar um planeta?
Embora se saiba que o processo de formação planetária deva ser comum (é muito frequente encontrar discos em torno de estrelas jovens), a detecção de outros planetas não é simples. Quando vistos à distância de alguns anos-luz, os planetas não são mais do que tímidos pontos de luz ofuscados pela luz da estrela que orbitam. É extremamente difícil obter uma imagem de um planeta extra-solar; Júpiter, por exemplo, é cerca de mil milhões de vezes menos brilhante de que o sol. No entanto, sabemos através das leis da física que do mesmo modo que uma estrela atrai um planeta, o planeta também atrai a estrela. Ambos os corpos vão então rodar um em torno do outro, ou antes, em torno de um ponto denominado por "centro-demassa", uma espécie de ponto médio entre os dois objectos (mas mais perto da estrela, ou mesmo dentro desta, já que esta tem bastante mais massa que o planeta). Este facto permite tentar procurar planetas recorrendo a técnicas indirectas. Em particular, o movimento de uma estrela em torno do centro-de-massa do sistema estrela-planeta(s) traduz-se por uma variação periódica na velocidade da estrela: umas vezes esta está a afastar-se de nós, e outras vezes a aproximar-se. Assim, se formos capazes de medir a velocidade de uma estrela com grande precisão, da ordem de alguns metros por segundo (m/s), seremos capazes de detectar o movimento desta, provocado pela eventual presença de um planeta.
Por exemplo, Júpiter induz no sol um movimento com uma amplitude da ordem de 13 m/s.
O primeiro planeta extra-Solar
Foi exactamente esta técnica que nos permitiu detectar a maioria dos planetas extrasolares descobertos até hoje em torno de estrelas semelhantes ao sol. ainda assim, foi necessário esperar até 1995, altura em que uma equipa de astrónomos suíços liderada pelo Prof. Michel Mayor (Observatório de Genebra) anunciou o primeiro destes corpos, a orbitar a estrela 51 da constelação do Pégaso (51Peg).
A maldição estava quebrada... finalmente um planeta! No entanto, havia um detalhe completamente inesperado: o planeta descoberto não se parecia em nada com os velhos conhecidos do sistema solar. No lugar de um planeta gigante gasoso a orbitar longe da sua estrela (tal como Júpiter ou Saturno), o planeta que orbita a estrela 51 Pegasi dá uma volta a esta (ou antes, ao centro de massa do sistema) em apenas 4,2 dias! Ou seja, encontra-se cerca de 20 vezes mais perto da estrela do que a terra se encontra do Sol.
Um zoo de planetas
Como tantas vezes acontece em Ciência, o difícil é descobrir o primeiro. Em apenas 13 anos, o número de planetas extra-solares conhecidos aumentou para cerca de 300. Afinal, os planetas parecem existir, e mais do que isso, parecem ser comuns no Universo.
À semelhança do caso do planeta da 51Peg, de um modo geral as descobertas causaram grande espanto. Os astrónomos esperavam encontrar planetas como Júpiter, em órbitas quasi-circulares e longe da sua estrela (tal como indicado pelas teorias tradicionais), e encontraram toda uma variedade de mundos. Assim sendo, estas descobertas levantaram (e levantam) múltiplas questões. Como se formaram estes planetas? Ou, se quisermos, como se formam os planetas gigantes de um modo geral?
As teorias aceites há apenas 10 anos atrás foram postas em causa, e novos dados tiveram que ser introduzidos. Os resultados mais recentes começam já a desvendar alguns dos mistérios, e as primeiras respostas são já evidentes.

A luz ao Fundo do túnel
Com o passar do tempo e o avanço da tecnologia, hoje é possível medir a velocidade de uma estrela com uma incrível precisão de 1m/s! Tal permitiu mesmo descobrir alguns planetas com massas de apenas 5 vezes a massa da terra, embora em órbitas de muito curto período. Por outro lado, complementando a técnica das velocidades radiais com a chamada técnica dos trânsitos, tem sido possível estudar as propriedades dos planetas em si. A técnica dos trânsitos, uma outra técnica de detecção indirecta, baseia-se no facto de que quando um planeta passa à frente da estrela (como visto por nós aqui na terra) vai bloquear um pouco da luz desta, produzindo assim uma ligeira variação momentânea do seu brilho. Adicionando os resultados obtidos com a técnica das velocidades radiais é possível determinar o diâmetro dos planetas detectados, a sua densidade, e assim estudar a sua estrutura interna. Mais ainda, uma série de observações complementares permitiu já detectar e estudar a atmosfera de um dos planetas gigantes, entretanto descoberto. Os resultados mostram que este planeta, que se encontra muito perto da estrela, pode estar a evaporar lentamente. Por fim, observações no infra-vermelho permitiram medir a radiação emitida por dois destes mundos, mostrando que estes planetas são um verdadeiro inferno, com temperaturas da ordem dos 1500K. Mais recentemente, foi mesmo possível obter imagens de planetas em torno de outras estrelas. Embora ainda apenas para casos muito extremos, nomeadamente para planetas de grande massa e em órbitas de longo período (que estão assim longe da estrela), estas descobertas parecem abrir o caminho para a detecção directa de exoplanetas.

(in Diário Insular)