Um futuro observatório espacial poderia usar exoeclipses para descobrir as populações de exoluas.



Se você é como nós, ainda está saindo da euforia celestial que foi o eclipse solar total do mês passado. O espetáculo da Lua bloqueando o Sol também proporcionou aos astrónomos oportunidades científicas únicas no passado, desde a descoberta do hélio até à prova da relatividade geral. Agora, eclipses em sistemas exoplanetários remotos poderiam ajudar na busca por exoluas indescritíveis.

Um estudo recente da Universidade de Michigan em parceria com Johns Hopkins APL e o Departamento de Física e o Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do Instituto de Tecnologia de Massachusetts intitulado "Exomoons &Exorings with the Habitable Worlds Observatory I:On the Detection de sombras e eclipses analógicos da Terra-Lua", postado no arXiv servidor de pré-impressão, pretende usar uma missão futura para caçar eclipses, trânsitos e ocultações em sistemas distantes.

Caça às exoluas

“É provável que o HWO seja capaz de detectar exoluas usando uma variedade de métodos de detecção, ao contrário dos observatórios existentes”, disse Mary Anne Limbach (Universidade de Michigan), principal autora do estudo, ao Universe Today. “Num sistema onde detectamos uma exolua através de um exoeclipse, poderemos ser capazes de observar outras assinaturas, como a luz da Lua dentro do espectro combinado de luz reflectida da Lua e do planeta.”

O proposto Observatório de Mundos Habitáveis ​​(HWO) foi derivado do conceito LUVOIR-B (Grande explorador Ultravioleta Óptico e Infravermelho). Isto foi destacado na Pesquisa Decadal Astro2020 para astronomia espacial. O HWO funcionaria a partir do ponto L2 Lagrange sol-Terra (o atual lar de Euclid e JWST) e seria lançado em um SLS ou Falcon Heavy em meados da década de 2030.

O HWO empregaria um “escudo estelar” de vôo livre, permitindo-lhe observar exoplanetas orbitando estrelas diretamente. Mas o que é realmente atraente para os observadores é a ideia de ver grandes luas orbitando esses planetas. Até agora, as alegações de detecções de exoluas como Kepler-1625b e Kepler-1708b permaneceram indefinidas. Se, no entanto, estas luas orbitam ao longo dos seus respectivos planos eclípticos, veríamos quedas reveladoras no brilho à medida que estas luas passassem para a sombra do planeta e depois lançariam as suas sombras de volta para o hospedeiro primário.

Eclipses, trânsitos e ocultações

Na astronomia, chamamos esse padrão de trânsito de eclipses de uma série de eventos mútuos, quando um corpo passa na frente de outro. No nosso próprio sistema solar, Júpiter é um excelente exemplo disso. A Terra e a Lua experimentam tipos semelhantes de eventos duas vezes por ano durante o que é conhecido como temporadas de eclipses.

"A missão principal do HWO é procurar assinaturas de vida em planetas que orbitam outras estrelas. Para conseguir isso, o HWO precisará observar muitos sistemas estelares próximos, por vezes durante vários dias de cada vez," diz Limbach.

"Durante essas observações, o HWO medirá a luz refletida dos planetas diretamente fotografados no sistema. Se um exo-eclipse (ou trânsito) ocorrer durante este período, observaríamos significativamente menos luz do planeta durante o eclipse (até cerca de 30% menos para um análogo Terra-Lua, dependendo da fase orbital)."

Já temos alguma ideia de como seria um “exo-eclipse” ou evento de trânsito à distância. Em 2008, a NASA adaptou a espaçonave Deep Impact para o que ficou conhecido como EPOXI (uma combinação de duas siglas:Deep Impact Extended Investigation e missões Extrasolar Planet Observation and Characterization). Olhando para trás, para o sistema Terra-Lua, o EPOXI viu uma série de trânsitos. Isso dá aos pesquisadores uma ideia de como seria esse evento.

Procurando por análogos da Terra

O Observatório de Mundos Habitáveis ​​funcionaria no infravermelho próximo, uma faixa onde grandes luas podem ofuscar os seus mundos hospedeiros. Com um sistema analógico Terra-Lua, espera-se que o HWO veja de 2 a 20 eventos mútuos a uma distância de 10 parsecs. Eventos maiores de gigantes gasosos podem ser detectáveis ​​a até 20 parsecs de distância.

"Uma vez que vários métodos de detecção de exoluas estarão disponíveis para o HWO e prevemos que estes facilitarão a detecção de exoluas, o HWO pode ser capaz de revelar informações gerais sobre exoluas como uma população, como quão comuns ou raras são grandes luas em torno de planetas semelhantes à Terra, ou as circunstâncias físicas sob as quais as exoluas são facilmente encontradas", diz Jacob Lustig-Yager (Universidade de Washington). "Se o HWO for capaz de detectar muitas exoluas, então isso poderá abrir a porta para tais estudos populacionais no futuro."

Com certeza, a detecção de exoluas através dos exoeclipses que elas produzem será difícil. Isto representará a vanguarda daquilo que até o Observatório de Mundos Habitáveis ​​é capaz de fazer. Este método também terá que lidar com sinais falsos. Isso inclui possíveis "exo-anéis" e até mesmo a variabilidade climática e a rotação, alterando o albedo ou o brilho geral do hospedeiro primário.

Do lado positivo, os investigadores observam que os sistemas mais jovens deveriam produzir mais eventos mútuos. Pense no sistema Terra-Lua no início de sua história, quando a Lua foi arrancada da Terra pela primeira vez e estava muito mais próxima. Esta lua primordial teria surgido no céu, produzindo muitos eclipses.

Uma população de exoluas

“O próximo aspecto que estamos investigando é a detectabilidade espectroscópica de luas ‘semelhantes à Terra’ orbitando planetas gigantes gasosos na zona habitável”, diz Limbach. "Embora essas luas tenham sido frequentemente fotografadas na cultura popular (por exemplo, Endor e Pandora), o HWO pode ser o primeiro observatório capaz de detectá-las e caracterizá-las, caso existam."

Em última análise, os métodos descritos poderão levar à detecção de uma população inteira de exoluas, permitindo-nos dizer com alguma autoridade o quão comuns são no cosmos.