Astrônomos que procuram planetas semelhantes à Terra em outros sistemas solares fizeram um grande avanço ao observar mais de perto a superfície das estrelas.
Uma nova técnica desenvolvida por uma equipe internacional de pesquisadores – liderada pelos astrônomos de Yale Rachael Roettenbacher, Sam Cabot e Debra Fischer – usa uma combinação de dados de telescópios terrestres e em órbita para distinguir entre sinais de luz provenientes de estrelas e sinais provenientes de planetas orbitando essas estrelas.

Um estudo detalhando a descoberta foi aceito pelo The Astronomical Journal .

“Nossas técnicas reúnem três tipos diferentes de observações contemporâneas para se concentrar na compreensão da estrela e na aparência de sua superfície”, disse Roettenbacher, pós-doutorado 51 Pegasi b em Yale e principal autor do artigo. "A partir de um dos conjuntos de dados, criamos um mapa da superfície que nos permite revelar mais detalhes nos dados de velocidade radial à medida que procuramos sinais de pequenos planetas.

"Este procedimento mostra o valor de obter vários tipos de observação de uma só vez."

Por décadas, os astrônomos usaram um método chamado velocidade radial como uma maneira de procurar exoplanetas em outros sistemas solares. A velocidade radial refere-se ao movimento de uma estrela ao longo da linha de visão de um observador.

Os astrônomos procuram variações na velocidade de uma estrela que podem ser causadas pela atração gravitacional de um planeta em órbita. Esses dados vêm por meio de espectrômetros – instrumentos que observam a luz emitida por uma estrela e esticam a luz em um espectro de frequências que podem ser analisadas.

À medida que os astrônomos se apressaram para desenvolver métodos para detectar planetas semelhantes à Terra, no entanto, eles se depararam com uma barreira que impediu o progresso por anos. A energia emitida pelas estrelas cria um caldeirão fervente de plasma convectivo que distorce as medições da velocidade radial, obscurecendo os sinais de pequenos planetas rochosos.

Mas uma nova geração de instrumentos avançados está atacando esse problema. Esses instrumentos incluem o EXtreme PREcision Spectrograph (EXPRES), que foi projetado e construído pela equipe de Fischer em Yale, o Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) e o conjunto de telescópios interferométricos do Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA).

Para o novo estudo, os pesquisadores usaram dados do TESS para reconstruir a superfície de Epsilon Eridani, uma estrela na constelação sul de Eridanus que é visível da maior parte da superfície da Terra. Eles então procuraram por manchas estelares – regiões mais frias na superfície de uma estrela causadas por fortes campos magnéticos.

“Com as reconstruções, você conhece as localizações e tamanhos das manchas na estrela e também sabe a rapidez com que a estrela gira”, disse Cabot. "Desenvolvemos um método que informa que tipo de sinal você veria com um espectrômetro".

Os pesquisadores então compararam suas reconstruções do TESS com os dados do espectrômetro EXPRES coletados simultaneamente da Epsilon Eridani.

"Isso nos permitiu vincular diretamente as contribuições da assinatura de velocidade radial a características específicas da superfície", disse Fischer. "As velocidades radiais das manchas estelares combinam lindamente com os dados do EXPRES."

Os pesquisadores também usaram outra técnica, chamada interferometria, para detectar uma mancha estelar em Epsilon Eridani – a primeira detecção interferométrica de uma mancha estelar em uma estrela semelhante ao Sol.

A interferometria combina telescópios separados para criar um telescópio muito maior. Para isso, os pesquisadores utilizaram o CHARA Array, o maior interferômetro óptico do mundo, localizado na Califórnia.

Roettenbacher disse que ela e seus colegas aplicarão sua nova técnica a conjuntos de observações interferométricas para obter imagens diretas de toda a superfície de uma estrela e determinar sua contribuição de velocidade radial.

"A imagem interferométrica não é algo que é feito para muitas estrelas porque a estrela precisa estar próxima e brilhante. Há um punhado de outras estrelas nas quais também podemos aplicar nossa abordagem pioneira", disse Roettenbacher.

Os ex-pesquisadores de Yale Lily Zhao, que agora está no Flatiron Institute, e John Brewer, que agora está na San Francisco State University, estão entre os coautores do estudo.