A baixa densidade de alguns exoplanetas é confirmada

Representação de um artista do sistema estelar Kepler-9 e dois de seus planetas. Os astrônomos confirmaram as densidades muito baixas de dois planetas do Kepler-9 usando os métodos de tempo de trânsito e de velocidade radial. NASA, Laboratório de Propulsão a Jato / Instituto de Tecnologia da Califórnia, Ames Research Center

A missão Kepler e sua extensão, chamada K2, descobriram milhares de exoplanetas. Ele os detectou usando a técnica de trânsito, medindo a queda na intensidade da luz sempre que um planeta em órbita se movia através da face de sua estrela hospedeira como visto da Terra. Os trânsitos podem não apenas medir o período orbital, eles freqüentemente podem determinar o tamanho do exoplaneta a partir da profundidade e forma detalhadas de sua curva de trânsito e das propriedades da estrela hospedeira. 

O método de trânsito, no entanto, não mede a massa do planeta. O método da velocidade radial, em contraste, que mede a oscilação de uma estrela hospedeira sob a atração gravitacional de um exoplaneta orbital, permite a medição de sua massa. Conhecer o raio e a massa de um planeta permite a determinação de sua densidade média e, consequentemente, pistas para sua composição.

Cerca de quinze anos atrás, os astrônomos da CfA e outros perceberam que em sistemas planetários com múltiplos planetas, o puxão gravitacional periódico de um planeta sobre outro alteraria seus parâmetros orbitais. Embora o método de trânsito não possa medir diretamente as massas de exoplanetas, ele pode detectar essas variações orbitais e estas podem ser modeladas para inferir massas. A Kepler identificou centenas de sistemas exoplanetas com variações de tempo de trânsito, e dúzias foram modeladas com sucesso.

Surpreendentemente, este procedimento pareceu encontrar uma prevalência de exoplanetas com densidades muito baixas. O sistema Kepler-9, por exemplo, parece ter dois planetas com densidades respectivamente de 0,42 e 0,31 grama por centímetro cúbico. (Para comparação, a densidade média da Terra rochosa é de 5,51 gramas por centímetro cúbico, a água é, por definição, 1,0 gramas por centímetro cúbico,

Os astrônomos da CfA David Charbonneau, David Latham, Mercedes Lopez-Morales e David Phillips e seus colegas testaram a confiabilidade do método medindo as densidades dos planetas Kepler-9 usando o método de velocidade radial, estando seus dois planetas semelhantes a Saturno entre um pequeno grupo de exoplanetas cujas massas podem ser medidas (se mal) com qualquer técnica. 

Eles usaram o espectrômetro HARPS-N no Telescopio Nazionale Galileo em La Palma em dezesseis épocas de observação; O HARPS-N normalmente mede as variações de velocidade com um erro tão pequeno quanto cerca de vinte milhas por hora. Seus resultados confirmam as densidades muito baixas obtidas pelo método de tempo de trânsito e verificam a potência do método de variação de trânsito.

Fonte: cfa.harvard.ed