Nos últimos quatro anos, um instrumento acoplado a um telescópio nos Andes chilenos - conhecido como Gemini Planet Imager - fixou seu olhar em 531 estrelas em busca de novos planetas. O time, liderado pela Stanford University, agora está divulgando as descobertas iniciais da primeira metade da pesquisa, publicado em 12 de junho na Astronomical Journal .

A pesquisa imaginou seis planetas e três anãs marrons orbitando essas 300 estrelas e ofereceu novos detalhes sobre planetas semelhantes a Júpiter, que poderia influenciar as teorias sobre como a Terra se formou e se tornou habitável.

"Nos últimos vinte anos, astrônomos descobriram todos esses sistemas solares que são realmente diferentes do nosso, "disse Bruce Macintosh, professor de física em Stanford na Escola de Humanidades e Ciências. "A questão que queremos entender, em última análise, é:há vida, Planetas semelhantes à Terra lá fora? E uma maneira de responder a isso é entendendo como outros sistemas solares se formam. "

Ao contrário de outras técnicas de caça a planetas, que dependem da procura de sinais de um planeta - como o efeito de sua gravidade na estrela-mãe - ao invés do próprio planeta, o Gemini Planet Imager obtém imagens diretas, escolhendo o planeta tênue do brilho de uma estrela um milhão de vezes mais brilhante.

"Os planetas gigantes em nosso próprio sistema solar vivem entre cinco e 30 vezes a distância orbital da Terra, e pela primeira vez, estamos sondando uma região semelhante em torno de outras estrelas, "disse Eric Nielsen, um cientista pesquisador do Instituto Kavli de Astrofísica e Cosmologia de Partículas e autor principal do artigo. "É muito emocionante ser capaz de começar a reunir um censo dos planetas maiores que Júpiter nos sistemas solares externos de algumas de nossas estrelas vizinhas."

Talvez um sistema especial

Muitas outras técnicas investigam as partes internas dos sistemas solares. Mas o Gemini Planet Imager se concentra especificamente em exoplanetas que são grandes, jovens e distantes da estrela em que orbitam. Em nosso sistema solar, as partes externas são a casa dos planetas gigantes. O Gemini Planet Imager ajuda os pesquisadores a entender melhor se outros sistemas solares têm planetas como Júpiter. Contudo, enquanto o Gemini Planet Imager é um dos mais sensíveis imageadores de planetas, ainda há objetos que o escapam e os planetas que esta equipe pode ver atualmente são aqueles com mais de duas vezes a massa de Júpiter.

Na primeira metade da pesquisa, o Gemini Planet Imager encontrou menos exoplanetas do que os pesquisadores esperavam. Contudo, os exoplanetas que viram contribuíram para um de seus resultados mais fortes:cada um dos seis planetas orbitava um grande, estrela brilhante - apesar do fato de que os planetas são mais fáceis de ver perto de estrelas fracas. Isso mostra conclusivamente que planetas gigantes em órbita ampla são mais comuns em torno de estrelas de grande massa, pelo menos 1,5 vezes mais massivo que o sol. Enquanto isso, para estrelas semelhantes ao sol, Os primos maiores de Júpiter são muito mais raros do que os pequenos planetas descobertos perto de sua estrela por missões como o Kepler da NASA.

"Considerando o que nós e outras pesquisas vimos até agora, nosso sistema solar não se parece com outros sistemas solares, "Disse Macintosh." Não temos tantos planetas compactados tão perto do Sol quanto eles têm de suas estrelas e agora temos evidências provisórias de que outra forma pela qual podemos ser raros é tendo esse tipo de Júpiter-e- planetas. "

Embora exoplanetas equivalentes a Júpiter estejam um pouco além do escopo de seus instrumentos, não encontrar nem mesmo uma sugestão de algo semelhante a Júpiter em torno dessas 300 estrelas deixa em aberto a possibilidade de que nosso Júpiter seja especial.

Um outro resultado da primeira metade da pesquisa é que as anãs marrons - objetos maiores do que os planetas, mas menores do que as estrelas - são uma população muito distinta dos planetas. Isso pode apontar para um mecanismo de formação diferente para esta classe de objetos, sugerindo que as anãs marrons são mais semelhantes a estrelas falidas do que planetas superdimensionados.

Combinado com outras técnicas, este artigo aponta uma distância de uma estrela na qual o número de planetas gigantes vai de crescente a decrescente - em cerca de cinco a 10 unidades astronômicas (uma unidade astronômica é a distância do Sol à Terra).

"A região do meio pode ser onde é mais provável encontrar planetas maiores do que Júpiter em torno de outras estrelas, "Nielsen acrescentou, "o que é muito interessante, pois é aqui que vemos Júpiter e Saturno em nosso próprio sistema solar."

Todas as três principais descobertas apoiam a hipótese de que os planetas gigantes provavelmente se formam "de baixo para cima" pelo acúmulo de partículas em torno de um núcleo sólido, enquanto as anãs marrons provavelmente se formam "de cima para baixo" como resultado de enormes instabilidades gravitacionais no disco de gás e poeira a partir do qual um sistema solar se desenvolve.

Trabalhando para chegar à Terra

O Gemini Planet Imager Exoplanet Survey (GPIES) observou seu 531º, e final, nova estrela em janeiro de 2019. A equipe Gemini Planet Imager está agora trabalhando para tornar o instrumento mais sensível a menores, exoplanetas mais frios que orbitam mais perto de seus sóis. Enquanto isso, as pesquisas capazes de observar indiretamente esses exoplanetas estão movendo sua sensibilidade para fora. Em um futuro não muito distante, os dois deveriam se reunir nos cantos do espaço onde um sistema solar como o nosso ainda poderia estar escondido. Qualquer instrumento é o primeiro a ser capaz de ver diretamente um mundo parecido com a Terra, Macintosh imagina que será, pelo menos em parte, um descendente do Gemini Planet Imager.

"Agora mesmo, vemos esses planetas como difusos, bolhas vermelhas. Algum dia, vai ser uma mancha azul difusa. E aquele pequeno, pequeno, difuso, blob azul vai ser uma Terra, "Disse Macintosh." Chegar à Terra exigirá uma missão espacial que está provavelmente a cerca de 20 anos de distância. Mas quando voa, vai usar um espectrógrafo como o que construímos e espelhos deformáveis ​​como o que temos e software com linhas de código que escrevemos. "

Mais imediatamente, os membros da equipe GPIES planejam publicar resultados adicionais sobre a pesquisa, incluindo informações que coletaram sobre a atmosfera dos exoplanetas que viram, e finalize a análise dos dados obtidos na segunda metade da pesquisa.

"Ajudei a obter as primeiras imagens de busca do planeta GPIES há quatro anos e meio, "disse Robert De Rosa, um cientista pesquisador do Instituto Kavli de Astrofísica e Cosmologia de Partículas e co-autor do artigo, que passou muitas noites observando com o Gemini Planet Imager no Chile e remotamente de Stanford. "É agridoce ver isso chegar ao fim."