Um novo estudo estatístico de planetas descoberto por uma técnica chamada microlente gravitacional sugere que os mundos com a massa de Netuno são provavelmente o tipo mais comum de planeta a se formar nos reinos externos gelados dos sistemas planetários. O estudo fornece a primeira indicação dos tipos de planetas esperando para serem encontrados longe de uma estrela hospedeira, onde os cientistas suspeitam que os planetas se formam com mais eficiência.

"Encontramos o ponto ideal aparente nos tamanhos dos planetas frios. Ao contrário de algumas previsões teóricas, inferimos das detecções atuais que os mais numerosos têm massas semelhantes a Netuno, e não parece haver o aumento esperado em número nas massas mais baixas, "disse o cientista principal Daisuke Suzuki, um pesquisador de pós-doutorado no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, e a Universidade de Maryland Baltimore County. "Concluímos que os planetas com a massa de Netuno nessas órbitas externas são cerca de 10 vezes mais comuns do que os planetas com a massa de Júpiter em órbitas semelhantes a Júpiter."

A microlente gravitacional tira proveito dos efeitos de curvatura da luz de objetos massivos previstos pela teoria geral da relatividade de Einstein. Ocorre quando uma estrela em primeiro plano, as lentes, alinha-se aleatoriamente com uma estrela de fundo distante, a fonte, visto da Terra. À medida que a estrela em lente vagueia em sua órbita ao redor da galáxia, o alinhamento muda ao longo de dias para semanas, alterando o brilho aparente da fonte. O padrão preciso dessas mudanças fornece aos astrônomos pistas sobre a natureza da estrela em lente, incluindo quaisquer planetas que possa hospedar.

"Nós determinamos principalmente a razão de massa do planeta para a estrela hospedeira e sua separação, "disse o membro da equipe David Bennett, um astrofísico em Goddard. "Para cerca de 40 por cento dos planetas microlentes, podemos determinar a massa da estrela hospedeira e, portanto, a massa do planeta. "

Mais de 50 exoplanetas foram descobertos usando microlentes em comparação com milhares detectados por outras técnicas, como detectar o movimento ou escurecimento de uma estrela hospedeira causado pela presença de planetas. Como os alinhamentos necessários entre estrelas são raros e ocorrem aleatoriamente, os astrônomos devem monitorar milhões de estrelas para as mudanças de brilho reveladoras que sinalizam um evento de microlente.

Contudo, a microlente possui um grande potencial. Ele pode detectar planetas centenas de vezes mais distantes do que a maioria dos outros métodos, permitindo que os astrônomos investiguem uma ampla faixa de nossa galáxia, a Via Láctea. A técnica pode localizar exoplanetas em massas menores e distâncias maiores de suas estrelas hospedeiras, e é sensível o suficiente para encontrar planetas flutuando pela galáxia por conta própria, desvinculado das estrelas.

As missões Kepler e K2 da NASA têm sido extraordinariamente bem-sucedidas em encontrar planetas que escurecem suas estrelas hospedeiras, com mais de 2, 500 descobertas confirmadas até o momento. Esta técnica é sensível a planetas próximos, mas não a planetas mais distantes. Pesquisas de microlente são complementares, melhor sondando as partes externas dos sistemas planetários com menos sensibilidade aos planetas mais próximos de suas estrelas.

"A combinação da microlente com outras técnicas nos fornece uma imagem geral mais clara do conteúdo planetário de nossa galáxia, "disse o membro da equipe Takahiro Sumi da Universidade de Osaka, no Japão.

De 2007 a 2012, o grupo Microlensing Observations in Astrophysics (MOA), uma colaboração entre pesquisadores no Japão e na Nova Zelândia, emitido 3, 300 alertas informando a comunidade astronômica sobre eventos de microlente em andamento. A equipe da Suzuki identificou 1, 474 eventos de microlente bem observados, com 22 exibindo sinais planetários claros. Isso inclui quatro planetas que nunca foram relatados anteriormente.

Para estudar esses eventos em mais detalhes, a equipe incluiu dados de outro grande projeto de microlente operando no mesmo período, o experimento de lente gravitacional ótica (OGLE), bem como observações adicionais de outros projetos projetados para acompanhar os alertas MOA e OGLE.

A partir desta informação, os pesquisadores determinaram a frequência dos planetas em comparação com a proporção de massa do planeta e da estrela, bem como as distâncias entre eles. Para uma estrela típica hospedeira de planetas com cerca de 60 por cento da massa do Sol, o planeta microlente típico é um mundo entre 10 e 40 vezes a massa da Terra. Para comparação, Netuno em nosso próprio sistema solar tem a massa equivalente a 17 Terras.

Os resultados implicam que os mundos frios de massa de Netuno são provavelmente os tipos mais comuns de planetas além da chamada linha de neve, o ponto onde a água permaneceu congelada durante a formação planetária. No sistema solar, acredita-se que a linha de neve tenha sido localizada a cerca de 2,7 vezes a distância média da Terra ao sol, colocando-o no meio do cinturão de asteróides principal hoje.

Um artigo detalhando as descobertas foi publicado no The Astrophysical Journal em 13 de dezembro.

"Além da linha de neve, materiais que eram gasosos perto da estrela se condensam em corpos sólidos, aumentando a quantidade de material disponível para iniciar o processo de construção do planeta, "disse Suzuki." É aqui que achamos que a formação planetária foi mais eficiente, e é também a região onde a microlente é mais sensível. "

Wide Field Infrared Survey Telescope da NASA (WFIRST), previsto para ser lançado em meados da década de 2020, irá conduzir uma extensa pesquisa de microlente. Os astrônomos esperam que ele forneça determinações de massa e distância de milhares de planetas, completando o trabalho iniciado pelo Kepler e fornecendo o primeiro censo galáctico de propriedades planetárias.

O Ames Research Center da NASA gerencia as missões Kepler e K2 para o Science Mission Directorate da NASA. O Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) em Pasadena, Califórnia, gerenciou o desenvolvimento da missão Kepler. A Ball Aerospace &Technologies Corporation opera o sistema de vôo com o apoio do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado em Boulder.

WFIRST é gerenciado em Goddard, com a participação do JPL, o Space Telescope Science Institute em Baltimore, o Centro de Análise e Processamento de Infravermelho, também em Pasadena, e uma equipe científica composta por membros de instituições de pesquisa dos EUA em todo o país.