Quando for lançado em meados da década de 2020, O Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA explorará uma ampla gama de tópicos de astrofísica infravermelha. Uma pesquisa ansiosamente esperada usará um efeito gravitacional chamado microlente para revelar milhares de mundos que são semelhantes aos planetas em nosso sistema solar. Agora, um novo estudo mostra que a mesma pesquisa também revelará planetas mais extremos e corpos semelhantes a planetas no coração da Via Láctea, graças ao seu puxão gravitacional nas estrelas que orbitam.

"Ficamos emocionados ao descobrir que Roman será capaz de oferecer ainda mais informações sobre os planetas em toda a nossa galáxia do que o planejado originalmente, "disse Shota Miyazaki, um estudante de graduação na Universidade de Osaka, no Japão, que conduziu o estudo. "Será muito emocionante aprender mais sobre um novo, lote não estudado de mundos. "

Roman usará principalmente o método de detecção de microlente gravitacional para descobrir exoplanetas - planetas além do nosso sistema solar. Quando um objeto enorme, como uma estrela, cruza na frente de uma estrela mais distante do nosso ponto de vista, a luz da estrela mais distante se curvará conforme viaja através do espaço-tempo curvo ao redor da estrela mais próxima.

O resultado é que a estrela mais próxima atua como uma lente natural, ampliando a luz da estrela de fundo. Os planetas orbitando a estrela da lente podem produzir um efeito semelhante em uma escala menor, portanto, os astrônomos visam detectá-los analisando a luz da estrela mais distante.

Uma vez que este método é sensível a planetas tão pequenos quanto Marte, com uma ampla gama de órbitas, os cientistas esperam que a pesquisa de microlente de Roman revele análogos de quase todos os planetas em nosso sistema solar. Miyazaki e seus colegas mostraram que a pesquisa também tem o poder de revelar mundos mais exóticos - planetas gigantes em órbitas minúsculas, conhecidos como Júpiteres quentes, e as chamadas "estrelas fracassadas, "conhecidas como anãs marrons, que não são massivas o suficiente para se alimentar por fusão, como acontece com as estrelas.

Este novo estudo mostra que Roman será capaz de detectar esses objetos orbitando as estrelas mais distantes em eventos de microlente, além de encontrar planetas orbitando as estrelas mais próximas (lente).

As descobertas da equipe são publicadas em The Astronomical Journal .

Os astrônomos veem um evento de microlente como um brilho temporário de uma estrela distante, que atinge o pico quando as estrelas estão quase perfeitamente alinhadas. Miyazaki e sua equipe descobriram que, em alguns casos, os cientistas também serão capazes de detectar um periódico, ligeira variação na luz das estrelas com lente causada pelo movimento dos planetas orbitando a estrela mais distante durante um evento de microlente.

À medida que um planeta se move em torno de sua estrela hospedeira, ele exerce um pequeno puxão gravitacional que muda um pouco a posição da estrela. Isso pode puxar a estrela distante para mais perto e mais longe de um alinhamento perfeito. Uma vez que a estrela mais próxima atua como uma lente natural, é como se a luz da estrela distante fosse puxada ligeiramente para dentro e para fora de foco pelo planeta em órbita. Ao perceber pequenos tremores à luz das estrelas, os astrônomos serão capazes de inferir a presença de planetas.

"É o chamado efeito xallarap, que é paralaxe soletrado ao contrário. A paralaxe depende do movimento do observador - a Terra movendo-se ao redor do Sol - para produzir uma mudança no alinhamento entre a estrela fonte distante, a estrela da lente mais próxima e o observador. Xallarap funciona da maneira oposta, modificar o alinhamento devido ao movimento da fonte, "disse David Bennett, que lidera o grupo de microlente gravitacional no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland.

Embora a microlente seja geralmente mais adequada para encontrar mundos mais distantes de sua estrela do que Vênus está do Sol, o efeito xallarap funciona melhor com planetas muito massivos em órbitas pequenas, uma vez que eles fazem sua estrela hospedeira se mover mais. Revelar planetas mais distantes também nos permitirá sondar uma população diferente de mundos.

Explorando o núcleo da galáxia

A maioria das primeiras centenas de exoplanetas descobertos em nossa galáxia tinha massas centenas de vezes maiores que as da Terra. Ao contrário dos planetas gigantes em nosso sistema solar, que levam de 12 a 165 anos para orbitar o Sol, esses mundos recém-descobertos giram em torno de suas estrelas hospedeiras em poucos dias.

Esses planetas, agora conhecidos como Júpiteres quentes devido ao seu tamanho gigante e ao intenso calor de suas estrelas hospedeiras, não eram esperados de modelos de formação planetária existentes e os astrônomos forçados a repensá-los. Agora, existem várias teorias que tentam explicar por que existem Júpiteres quentes, mas ainda não temos certeza de qual - se houver - está correto. As observações de Roman devem revelar novas pistas.

Ainda mais massivo do que Júpiteres quentes, anãs marrons variam de cerca de 4, 000 a 25, 000 vezes a massa da Terra. Eles são muito pesados ​​para serem caracterizados como planetas, mas não suficientemente massivo para sofrer fusão nuclear em seus núcleos como estrelas.

Outras missões de caça a planetas buscaram principalmente por novos mundos relativamente próximos, até alguns milhares de anos-luz de distância. A proximidade possibilita estudos mais detalhados. Contudo, astrônomos acham que estudar corpos próximos ao centro de nossa galáxia pode trazer novos insights sobre como os sistemas planetários evoluem. Miyazaki e sua equipe estimam que Roman encontrará cerca de 10 Júpiteres quentes e 30 anãs marrons mais perto do centro da galáxia usando o efeito xallarap.

O centro da galáxia é povoado principalmente por estrelas que se formaram há cerca de 10 bilhões de anos. Estudar planetas em torno dessas estrelas antigas pode nos ajudar a entender se Júpiteres quentes se formam tão perto de suas estrelas, ou nascem em lugares mais distantes e migram para dentro com o tempo. Os astrônomos serão capazes de ver se Júpiteres quentes conseguem manter órbitas tão pequenas por longos períodos de tempo, observando a frequência com que são encontrados ao redor de estrelas antigas.

Ao contrário das estrelas do disco da galáxia, que normalmente percorrem a Via Láctea a distâncias confortáveis ​​entre si, as estrelas perto do núcleo estão muito mais próximas umas das outras. Roman poderia revelar se ter tantas estrelas tão próximas umas das outras afeta os planetas em órbita. Se uma estrela passa perto de um sistema planetário, sua gravidade pode tirar os planetas de suas órbitas habituais.

As supernovas também são mais comuns perto do centro da galáxia. Esses eventos catastróficos são tão intensos que podem forjar novos elementos, que são vomitados na área circundante à medida que as estrelas em explosão morrem. Os astrônomos acham que isso pode afetar a formação do planeta. Encontrar mundos nesta região pode nos ajudar a entender mais sobre os fatores que influenciam o processo de construção do planeta.

Roman abrirá uma janela para o passado distante ao olhar para estrelas e planetas mais antigos. A missão também nos ajudará a explorar se as anãs marrons se formam tão facilmente perto do centro da galáxia quanto perto da Terra, comparando a frequência com que são encontradas em cada região.

Ao calcular Júpiteres quentes muito antigos e anãs marrons usando o efeito xallarap e encontrar mundos mais familiares usando microlentes, Roman nos trará mais um passo para entender nosso lugar no cosmos.

"Encontramos muitos sistemas planetários que parecem estranhos em comparação com os nossos, mas ainda não está claro se eles são estranhos ou nós, "disse Samson Johnson, um estudante de graduação na Ohio State University em Columbus e um co-autor do artigo. "Roman vai nos ajudar a descobrir, ao mesmo tempo que ajuda a responder a outras grandes questões da astrofísica. "