Cientistas detectam cometas fora do nosso sistema solar

Impressão de artista de um exocometa no sistema KIC 3542116.Crédito: Danielle Futselaar

Cientistas do MIT (Massachusetts Institute of Technology) e outras instituições, trabalhando em estreita colaboração com astrónomos amadores, avistaram as caudas poeirentas de seis exocometas - cometas para lá do nosso Sistema Solar - em órbita de uma ténue estrela a 800 anos-luz da Terra. Estas bolas cósmicas de gelo e poeira, que eram do tamanho do Cometa Halley e viajavam a cerca de 160 mil quilómetros por hora antes de se vaporizarem, são alguns dos objetos mais pequenos já encontrados fora do nosso próprio Sistema Solar. 

A descoberta marca a primeira vez que um objeto tão pequeno quanto um cometa foi detetado usando fotometria de trânsito, uma técnica na qual os astrónomos observam a luz de uma estrela à procura de indicadoras quedas de intensidade. Estas diminuições assinalam trânsitos potenciais, passagens de planetas ou outros objetos em frente de uma estrela, que bloqueiam momentaneamente uma pequena fração da sua luz. 

No caso desta nova deteção, os investigadores foram capazes de discernir a cauda do cometa, ou cauda de gás e poeira, que bloqueou cerca de um-décimo de 1% da luz enquanto este transitava a sua estrela hospedeira. É incrível que algo muito mais pequeno que a Terra possa ser detetado apenas pelo facto de que está a emitir muitos destroços," comenta Saul Rappaport, professor emérito de física no Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT. "É bastante impressionante poder ver algo tão pequeno e tão distante." 

Rappaport e a sua equipa publicaram os seus resultados a semana passada na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Os coautores são Andrew Vanderburg do Centro Harvard-Smithosnian para Astrofísica; vários astrónomos amadores, entre eles Thomas Jacobs de Bellevue, Washington; e investigadores da Universidade do Texas em Austin, do Centro de Pesquisa Ames da NASA e da Universidade de Northeastern.

"Onde poucos viajaram"

A deteção foi feita usando dados do Telescópio Espacial Kepler da NASA, um observatório estelar lançado para o espaço em 2009. Durante quatro anos, monitorizou cerca de 200.000 estrelas à procura de diminuições na luz estelar provocadas pelo trânsito de exoplanetas. Até à data, a missão identificou e confirmou mais de 2400 exoplanetas, a maioria em órbita de estrelas na direção da constelação de Cisne, com a ajuda de algoritmos automatizados que examinam rapidamente os dados do Kepler, procurando as características quedas na luz estelar.

Os exoplanetas mais pequenos detetados até agora medem cerca de um-terço do tamanho da Terra. Os cometas, em comparação, têm apenas o tamanho de alguns campos de futebol, ou o tamanho de uma pequena cidade, tornando-os incrivelmente difíceis de avistar. No entanto, no dia 18 de março, Jacobs, um astrónomo amador cujo passatempo é vascular dados do Kepler, foi capaz de discernir vários curiosos padrões de luz entre o ruído. Jacobs, que trabalha como consultor de emprego para pessoas com deficiências intelectuais, é membro do Planet Hunters - um projeto de cientistas-cidadãos estabelecido pela Universidade de Yale para alistar astrónomos amadores na busca por exoplanetas. Os membros receberam acesso aos dados do Kepler na esperança que possam avistar algo de interesse que um computador pode não notar.

Em janeiro, Jacobs começou a analisar os quatro anos inteiros dos dados do Kepler, obtidos durante a sua missão principal, que inclui mais de 200.000 estrelas, cada com curvas individuais de luz, ou gráficos de intensidade de luz ao longo do tempo. Jacobs passou cinco meses a estudar os dados a olho, muitas vezes antes e depois do trabalho, e durante os fins-de-semana.  A procura de objetos de interesse nos dados do Kepler requer paciência, persistência e perseverança," diz Jacobs. "Para mim, é uma forma de caça ao tesouro, sabendo que há um evento interessante à espera de ser descoberto. É tudo sobre exploração e estar à caça, onde poucos viajaram antes."

"Algo que vimos antes"

O objetivo de Jacobs era procurar algo fora do comum que os algoritmos de computador pudessem não ter notado. Em particular, procurava trânsitos únicos - mergulhos na luz estelar que aconteceram apenas uma vez, o que significa que não eram periódicos como planetas que orbitam uma estrela várias vezes. 

Na sua pesquisa, avistou três trânsitos únicos em redor de KIC 3542116, uma estrela fraca localizada a 800 anos-luz da Terra (os outros três trânsitos foram mais tarde descobertos pela equipa). Ele marcou os eventos e alertou Rappaport e Vanderburg, com quem colaborou no passado para interpretar as suas descobertas. 

"Nós deliberámos durante um mês, porque não sabíamos o que era - os trânsitos planetários são diferentes," lembra Rappaport. "Então ocorreu-me, 'Estes trânsitos parecem-se com algo que já vimos antes.'" 

Num típico trânsito planetário, a curva de luz resultante assemelha-se a um "U", com uma queda acentuada, e posteriormente um aumento igualmente acentuado, como resultado do bloqueio da luz da estrela pelo planeta. No entanto, as curvas de luz que Jacobs identificou pareciam assimétricas, com um mergulho acentuado, seguido por um aumento mais gradual.

Rappaport apercebeu-se que a assimetria nas curvas de luz pareciam-se com planetas desintegrantes, com longas caudas de detritos que continuariam a bloquear parte da luz à medida que o planeta se afastava da estrela. No entanto, tais planetas desintegrantes orbitam a sua estrela, fazendo trânsitos repetidos. Em contraste, Jacobs não observou esse padrão periódico nos trânsitos que identificou.

"Nós pensámos, o único tipo de corpo que poderia fazer o mesmo e não repetir é aquele que provavelmente é destruído no final," realça Rappaport.  Por outras palavras, ao invés de orbitar em torno da estrela, os objetos devem ter transitado e, no final, "voado" demasiado perto da estrela, sendo vaporizados. O único tipo de objeto que se adapta, e tem uma massa suficientemente pequena para ser destruído, é um cometa," salienta Rappaport.

Os investigadores calcularam que cada cometa bloqueou cerca de um-décimo de 1% da luz estelar. Para fazer isto vários meses antes de desaparecer, o cometa provavelmente desintegrou-se completamente, criando um rasto de poeira espesso o suficiente para bloquear essa quantidade de luz estelar. Vanderburg diz que o facto destes seis exocometas parecerem ter transitado muito perto da sua estrela nos últimos quatro anos levanta algumas questões intrigantes, cujas respostas podem revelar algumas verdades sobre o nosso próprio Sistema Solar.  

"Porque existem tantos cometas nas regiões interiores destes sistemas solares?" pergunta Vanderburg. "Será uma era extrema de bombardeamento? Esta foi uma parte realmente importante da formação do nosso próprio Sistema Solar e pode ter trazido água à Terra. Talvez o estudo dos exocometas e a descoberta da razão porque podem ser encontrados em redor deste tipo de estrelas... nos possam dar informações sobre como os bombardeamentos ocorrem nos outros sistemas solares."

Os investigadores dizem que, no futuro, a missão TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) vai continuar o tipo de pesquisa feita pelo Kepler. Além de contribuir para os campos da astrofísica e da astronomia, explica Rappaport, a nova deteção mostra a perseverança e discernimento dos cientistas-cidadãos.  

"Eu podia dizer 10 tipos de coisas que eles descobriram nos dados do Kepler que os algoritmos não conseguiram encontrar, devido à capacidade de reconhecimento de padrões no olho humano," comenta Rappaport. "Podíamos agora desenvolver um algoritmo de computador para encontrar este tipo de forma cometária. Mas não foram avistados em buscas anteriores. Eram suficientemente detalhados, mas não tinham a forma certa programada nos algoritmos. Eu acho justo dizer que nunca teriam sido encontrados por qualquer algoritmo."

Fonte: ASTRONOMIA ONLINE