Em uma façanha sem precedentes, uma equipe de pesquisa americana descobriu segredos ocultos de um exoplaneta indescritível usando um novo instrumento poderoso no telescópio Gemini North de 8 metros em Maunakea, no Havaí. As descobertas não apenas classificam um exoplaneta do tamanho de Júpiter em um sistema estelar binário próximo, mas também demonstrar conclusivamente, pela primeira vez, qual estrela orbita o planeta.

A descoberta ocorreu quando Steve B. Howell do Centro de Pesquisa Ames da NASA e sua equipe usaram um instrumento de imagem de alta resolução de seu projeto - chamado 'Alopeke (uma palavra havaiana contemporânea para Fox). A equipe observou o exoplaneta Kepler-13b quando ele passou na frente de (transitou) uma das estrelas no sistema estelar binário Kepler-13AB cerca de 2, 000 anos-luz de distância. Antes desta tentativa, a verdadeira natureza do exoplaneta era um mistério.

"Houve confusão sobre o Kepler-13b:era uma estrela de baixa massa ou um mundo quente como o de Júpiter? Então, planejamos um experimento usando o astuto instrumento 'Alopeke, "Disse Howell. A pesquisa foi publicada recentemente no Astronomical Journal . "Nós monitoramos as duas estrelas, Kepler A e Kepler B, simultaneamente, enquanto procura por quaisquer mudanças no brilho durante o trânsito do planeta, "Howell explicou." Para nosso prazer, nós não apenas resolvemos o mistério, mas também abriu uma janela para uma nova era de pesquisa de exoplanetas. "

"Esta dupla vitória aumentou a importância de instrumentos como 'Alopeke na pesquisa de exoplanetas, "disse Chris Davis da National Science Foundation, uma das agências patrocinadoras da Gemini. "A visão requintada e as habilidades de telescópio do Observatório Gemini, assim como o inovador instrumento 'Alopeke tornou esta descoberta possível em apenas quatro horas de observações. "

'Alopeke realiza "imagem speckle, "coletando mil exposições de 60 milissegundos a cada minuto. Depois de processar essa grande quantidade de dados, as imagens finais estão livres dos efeitos adversos da turbulência atmosférica, que pode inchar, borrão, e distorcer imagens de estrelas.

"Cerca de metade de todos os exoplanetas orbitam uma estrela que reside em um sistema binário, ainda, até agora, estávamos perdidos para determinar de forma robusta qual estrela hospeda o planeta, "disse Howell.

A análise da equipe revelou uma clara queda na luz do Kepler A, provando que o planeta orbita a mais brilhante das duas estrelas. Além disso, 'Alopeke fornece dados simultaneamente nos comprimentos de onda vermelho e azul, uma capacidade incomum para captadores de imagens speckle. Comparando os dados vermelhos e azuis, os pesquisadores ficaram surpresos ao descobrir que o mergulho na luz azul da estrela era cerca de duas vezes mais profundo do que o mergulho na luz vermelha. Isso pode ser explicado por um exoplaneta quente com uma atmosfera muito extensa, que bloqueia mais efetivamente a luz em comprimentos de onda azuis. Assim, essas observações de manchas multicoloridas fornecem um vislumbre tentador da aparência deste mundo distante.

As primeiras observações apontaram que o objeto em trânsito era uma estrela de baixa massa ou uma anã marrom (um objeto em algum lugar entre os planetas mais pesados ​​e as estrelas mais leves). Mas Howell e a pesquisa de sua equipe quase certamente mostram que o objeto é um exoplaneta gigante gasoso semelhante a Júpiter com uma atmosfera "inflada" devido à exposição à tremenda radiação de sua estrela hospedeira.

'Alopeke tem um gêmeo idêntico no telescópio Gemini South no Chile, chamado Zorro, que é a palavra para raposa em espanhol. Como 'Alopeke, O Zorro é capaz de gerar imagens speckle em comprimentos de onda azul e vermelho. A presença desses instrumentos em ambos os hemisférios permite que o Observatório Gemini resolva os milhares de exoplanetas conhecidos por estarem em vários sistemas estelares.

"A imagem Speckle está passando por um renascimento com a tecnologia rápida, detectores de baixo ruído se tornando mais facilmente disponíveis, "disse o membro da equipe e cientista do instrumento Alopeke Andrew Stephens no telescópio Gemini North." Combinado com o grande espelho primário do Gemini, 'Alopeke tem potencial real para fazer descobertas de exoplanetas ainda mais significativas, adicionando outra dimensão à pesquisa. "

Proposto pela primeira vez pelo astrônomo francês Antoine Labeyrie em 1970, a imagem speckle é baseada na ideia de que a turbulência atmosférica pode ser "congelada" ao se obter exposições muito curtas. Nessas exposições curtas, estrelas parecem coleções de pequenos pontos, ou manchas, onde cada uma dessas manchas tem o tamanho do limite de resolução ideal do telescópio. Ao fazer muitas exposições, e usando uma abordagem matemática inteligente, essas manchas podem ser reconstruídas para formar a verdadeira imagem da fonte, removendo o efeito da turbulência atmosférica. O resultado é a imagem da mais alta qualidade que um telescópio pode produzir, obtendo de forma eficaz a resolução baseada no espaço a partir do solo - tornando esses instrumentos excelentes sondas de ambientes extra-solares que podem abrigar planetas.

A descoberta de planetas orbitando outras estrelas mudou a visão de nosso lugar no Universo. Missões espaciais como o Telescópio Espacial Kepler / K2 da NASA e o Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) revelaram que existem duas vezes mais planetas orbitando estrelas no céu do que estrelas visíveis a olho nu; até o momento, a contagem total de descobertas gira em torno de 4, 000. Embora esses telescópios detectem exoplanetas procurando por pequenas quedas no brilho de uma estrela quando um planeta passa na frente dela, eles têm seus limites.

"Essas missões observam grandes campos de visão contendo centenas de milhares de estrelas, então eles não têm a resolução espacial necessária para sondar mais profundamente, "Howell disse." Uma das principais descobertas da pesquisa de exoplanetas é que cerca de metade de todos os exoplanetas orbitam estrelas que residem em sistemas binários. Entender esses sistemas complexos requer tecnologias que podem conduzir observações sensíveis ao tempo e investigar os detalhes mais sutis com clareza excepcional. "

"Nosso trabalho com Kepler-13b se destaca como um modelo para pesquisas futuras de exoplanetas em sistemas estelares múltiplos, "Howell continuou." As observações destacam a capacidade de imagens de alta resolução com telescópios poderosos como o Gemini não apenas avaliar quais estrelas com planetas estão em binários, mas também determinar de forma robusta qual das estrelas o exoplaneta orbita. "