Sob um elegante edifício de escritórios com telhado de telhas vermelhas em estilo espanhol em Pasadena, Califórnia, três depósitos desgastados pelo tempo protegem mais de um século de astronomia. Descendo as escadas e à direita está um porão de maravilhas. Existem inúmeras gavetas e caixas de madeira, empilhados do chão ao teto, com placas telescópicas, desenhos de manchas solares e outros registros. Um leve cheiro de amônia, uma reminiscência de um filme antigo, enche o ar.

Guardando um depósito há uma porta curta e preta com uma placa dizendo "Esta porta deve ser mantida fechada".

Carnegie Observatories hospeda 250, 000 chapas fotográficas tiradas em Mount Wilson, Observatórios Palomar e Las Campanas, abrangendo mais de 100 anos. Em seus dias de glória, os telescópios Mount Wilson de 60 e 100 polegadas - o maior viu sua primeira luz em 1º de novembro, 1917 - foram os instrumentos mais poderosos de sua espécie. Cada um mudou indelevelmente a compreensão da humanidade sobre nosso lugar no cosmos. Mas essas maravilhas tecnológicas estavam à frente de seu tempo - em um caso, capturando sinais de mundos distantes que não seriam reconhecidos por um século.

O Monte Wilson é o local onde algumas das principais descobertas sobre nossa galáxia e universo foram feitas no início do século XX. Foi aqui que Edwin Hubble percebeu que a Via Láctea não pode ser a extensão do nosso universo, porque Andromeda (ou M31) está mais longe do que os confins da nossa galáxia. A chapa fotográfica do telescópio Hooker de 100 polegadas de 1923, que capturou esta realização monumental, é ampliado como um enorme pôster do lado de fora dos depósitos de Carnegie.

Hubble e Milton Humason, cuja carreira no Monte Wilson começou como zelador, trabalharam juntos para explorar a natureza em expansão do universo. Usando os lendários telescópios, bem como dados do Observatório Lowell em Flagstaff, Arizona, eles reconheceram que aglomerados de galáxias estão se afastando uns dos outros - e as galáxias mais distantes se afastam umas das outras em velocidades maiores.

Mas há um bem menos conhecido, Descoberta de 100 anos do Monte Wilson, um que não foi identificado e apreciado até recentemente. Na verdade, é:a primeira evidência de exoplanetas.

Uma história de detetive

Tudo começou com Ben Zuckerman, professor emérito de astronomia da Universidade da Califórnia, Los Angeles. Ele estava preparando uma palestra sobre as composições de planetas e corpos rochosos menores fora de nosso sistema solar para um simpósio em julho de 2014 a convite de Jay Farihi, a quem ajudou a supervisionar quando Farihi era estudante de graduação na UCLA. Farihi sugeriu que Zuckerman falasse sobre a poluição das anãs brancas, que são fracos, estrelas mortas compostas principalmente de hidrogênio e hélio. Por "poluição, "astrônomos significam elementos pesados ​​invadindo as fotosferas - as atmosferas externas - dessas estrelas. todos aqueles elementos extras não deveriam estar lá - a forte gravidade da anã branca deve puxar os elementos para o interior da estrela, e fora de vista.

A primeira anã branca poluída identificada é chamada de estrela de van Maanen (ou "van Maanen 2" na literatura científica), após seu descobridor Adriaan van Maanen. Van Maanen encontrou este objeto em 1917, observando seu movimento sutil em relação a outras estrelas entre 1914 e 1917. Astrônomo Walter Sydney Adams, que mais tarde se tornaria diretor da Mount Wilson, capturou o espectro - uma impressão digital química - da estrela de van Maanen em uma pequena placa de vidro usando o telescópio de 60 polegadas do Monte Wilson. Adams interpretou o espectro como sendo de uma estrela do tipo F, presumivelmente com base na presença e força de cálcio e outras características de absorção de elementos pesados, com uma temperatura um pouco mais alta do que o nosso sol. Em 1919, van Maanen a chamou de "estrela muito tênue".

Hoje, sabemos que a estrela de van Maanen, que está a cerca de 14 anos-luz de distância, é a anã branca mais próxima da Terra que não faz parte de um sistema binário.

"Esta estrela é um ícone, "Farihi disse recentemente." É o primeiro de seu tipo. É realmente o proto-protótipo. "

Enquanto preparava sua palestra, Zuckerman teve o que mais tarde chamou de "verdadeiro momento 'eureka'". Estrela de Van Maanen, sem o conhecimento dos astrônomos que estudaram em 1917 e aqueles que pensaram sobre isso por décadas depois, deve ser a primeira evidência observacional de que existem exoplanetas.

O que isso tem a ver com exoplanetas?

Elementos pesados ​​na camada mais externa da estrela não poderiam ter sido produzidos dentro da estrela, porque eles iriam afundar imediatamente devido ao intenso campo gravitacional da anã branca. À medida que mais anãs brancas com elementos pesados ​​em suas fotosferas foram descobertas no século 20, os cientistas passaram a acreditar que os materiais exóticos devem ter vindo do meio interestelar - em outras palavras, elementos flutuando no espaço entre as estrelas.

Mas em 1987, mais de 70 anos após o espectro do Monte Wilson da estrela de van Maanen, Zuckerman e seu colega Eric Becklin relataram um excesso de luz infravermelha ao redor de uma anã branca, que eles pensaram que poderia vir de uma fraca "estrela falida" chamada anã marrom. Este foi, em 1990, interpretado como um gostoso, disco empoeirado orbitando uma anã branca. No início dos anos 2000, surgiu uma nova teoria de anãs brancas poluídas:os exoplanetas podiam empurrar pequenos corpos rochosos em direção à estrela, cuja poderosa gravidade os transformaria em pó. Essa poeira, contendo elementos pesados ​​do corpo dilacerado, cairia então na estrela.

"O ponto principal é:se você é um asteróide ou cometa, você não pode simplesmente mudar seu endereço. Você precisa de algo para movê-lo, "Farihi disse." De longe, os maiores candidatos são planetas para isso. "

O Telescópio Espacial Spitzer da NASA foi fundamental na expansão do campo de anãs brancas poluídas orbitadas por calor, discos empoeirados. Desde o lançamento em 2004, O Spitzer confirmou cerca de 40 dessas estrelas especiais. Outro telescópio espacial, Wide-field Infrared Survey Explorer da NASA, também detectou um punhado, elevando o total para cerca de quatro dúzias conhecidas hoje. Como esses objetos são tão fracos, a luz infravermelha é crucial para identificá-los.

"Não podemos medir a quantidade exata de luz infravermelha proveniente desses objetos usando telescópios no solo, "Farihi disse." Spitzer, especificamente, apenas estourar bem aberto. "

Apoiando a nova teoria do "disco empoeirado" das anãs brancas puxadas, em 2007, Zuckerman e seus colegas publicaram observações de uma atmosfera de anã branca com 17 elementos - materiais semelhantes aos encontrados no sistema Terra-Lua. (O falecido professor da UCLA Michael Jura, que fez contribuições cruciais para o estudo das anãs brancas poluídas, fazia parte desta equipe.) Esta foi mais uma evidência de que pelo menos um pequeno, corpo rochoso - ou mesmo um planeta - foi dilacerado pela gravidade de uma anã branca. Os cientistas agora geralmente concordam que uma única estrela anã branca com elementos pesados ​​em seu espectro provavelmente tem pelo menos um cinturão de detritos rochosos - os restos de corpos que colidiram violentamente e nunca formaram planetas - e provavelmente pelo menos um planeta principal.

Então, elementos pesados ​​que estavam flutuando no meio interestelar não puderam explicar as observações. "Cerca de 90 anos após a descoberta de van Maanen, astrônomos disseram, 'Uau, este modelo de acreção interestelar não pode estar certo, '"Zuckerman disse.

Perseguindo o espectro

Inspirado por Zuckerman, Farihi ficou encantado com a ideia de que alguém havia obtido um espectro com a primeira evidência de exoplanetas em 1917, e que deve existir um registro dessa observação. "Eu coloquei meus dentes na questão e eu não desistia, " ele disse.

Farihi procurou os Observatórios Carnegie, que possui os telescópios Mount Wilson e protege seus arquivos. O diretor da Carnegie, John Mulchaey, colocou o voluntário Dan Kohne no caso. Kohne vasculhou os arquivos e, dois dias depois, Mulchaey enviou a Farihi uma imagem do espectro.

"Não posso dizer que fiquei chocado, francamente, mas fui agradavelmente tirado do meu assento ao ver que a assinatura estava lá, e pode ser visto até mesmo com o olho humano, "Farihi disse.

O espectro da estrela de van Maanen que Farihi havia solicitado agora está localizado em uma pequena capa de arquivo, rotulado com a data manuscrita "24 de outubro de 1917" e uma nota adesiva amarela moderna:"possivelmente o primeiro registro de um exoplaneta".

Cynthia Hunt, um astrônomo que atua como presidente do comitê de história de Carnegie, tirou a placa de vidro do envelope e colocou-a sobre um visor que a iluminou. O espectro em si é de cerca de 1/6 de polegada, ou um pouco mais de 0,4 centímetros.

Embora a placa pareça normal à primeira vista, Farihi viu duas "presas" óbvias que representam quedas no espectro. Para ele, esta era a arma fumegante:duas linhas de absorção do mesmo íon de cálcio, o que significa que havia elementos pesados ​​na fotosfera da anã branca - indicando que provavelmente ela tem pelo menos um exoplaneta. Ele escreveu sobre isso em 2016 na New Astronomy Reviews.

Exoplanetas e discos de detritos

Os cientistas há muito pensam que a gravidade dos planetas gigantes pode estar mantendo cinturões de detritos no lugar, especialmente em sistemas planetários jovens. Um estudo recente no Astrophysical Journal mostraram que estrelas jovens com discos de poeira e detritos têm maior probabilidade de ter planetas gigantes orbitando a uma grande distância de sua estrela-mãe do que aqueles sem discos.

Uma anã branca não é uma estrela jovem, pelo contrário, ele se forma quando uma estrela de massa baixa a média já queimou todo o combustível de seu interior. Mas o princípio é o mesmo:a atração gravitacional de exoplanetas gigantes pode lançar pequenas, corpos rochosos nas anãs brancas.

Nosso próprio Sol se tornará uma gigante vermelha em cerca de 5 bilhões de anos, expandindo-se tanto que pode até engolir a Terra antes de explodir suas camadas externas e se tornar uma anã branca. Nesse ponto, A grande influência gravitacional de Júpiter pode ser mais prejudicial para o cinturão de asteróides, arremessar objetos em direção ao nosso Sol muito mais escuro. Esse tipo de cenário poderia explicar os elementos pesados ​​na estrela de van Maanen.

As observações de Spitzer da estrela de van Maanen não encontraram planetas lá até agora. Na verdade, Até a presente data, nenhum exoplaneta foi confirmado orbitando anãs brancas, embora se tenha um objeto que se pensa ser um planeta massivo. Outras evidências convincentes surgiram apenas nos últimos dois anos. Usando o Observatório W. M. Keck no Havaí, cientistas, incluindo Zuckerman, anunciaram recentemente que encontraram evidências de um objeto semelhante ao Cinturão de Kuiper tendo sido comido por uma anã branca.

Os cientistas ainda estão explorando anãs brancas poluídas e procurando os exoplanetas que podem hospedar. Cerca de 30 por cento de todas as anãs brancas que conhecemos estão poluídas, mas seus discos de detritos são mais difíceis de detectar. Jura afirmou que com muitos asteróides entrando e colidindo com destroços, poeira pode ser convertida em gás, que não teria o mesmo sinal infravermelho altamente detectável que a poeira.

Farihi ficou entusiasmado com o resultado de seu trabalho de detetive no arquivo Mount Wilson. Em 2016, ele descreveu a descoberta histórica no contexto de um artigo de revisão sobre anãs brancas poluídas, argumentando que as anãs brancas são "alvos atraentes para a pesquisa de sistemas exoplanetários".

Quem sabe que outros tesouros esquecidos aguardam descoberta nos arquivos de grandes observatórios - os registros de observação do céu de um cosmos rico em sutileza. Certamente, outras pistas serão encontradas por aqueles que são motivados pela curiosidade e fazem as perguntas certas.

"É a interação pessoal com os dados que pode realmente nos estimular a investir nas perguntas que estamos fazendo, "Farihi disse.