Durante muito tempo, questionámo-nos se outras estrelas hospedavam planetas como o Sol. Finalmente, na década de 1990, obtive nossa resposta. Agora, outra questão permanece.
A maioria dos planetas do nosso Sistema Solar tem luas. Os exoplanetas têm exoluas?
As luas são a norma em nosso Sistema Solar. Apenas Mercúrio e Vênus, os dois planetas mais próximos do Sol, não têm luas. Mercúrio é pequeno demais para manter uma lua tão perto do Sol, e Vênus pode ter tido uma no passado e depois a perdido. No outro extremo da escala estão os nossos dois gigantes gasosos, Júpiter e Saturno. Juntos, eles abrigam quase 250 luas, embora muitas delas sejam muito pequenas.
Não há razão para pensar que os planetas de outros sistemas solares não tenham luas. Mas, assim como acontece com os exoplanetas, não sabemos até sabermos.
Pensávamos que sabíamos há seis anos, quando pesquisadores da Universidade de Columbia encontrou evidências de uma lua gigante orbitando o exoplaneta Kepler-1625b. Eles foram adequadamente cautelosos com suas descobertas, fazendo com que certas pessoas entendessem que haviam encontrado apenas uma lua candidata no sistema Kepler 1625. “Este candidato passou por uma inspeção preliminar completa, mas enfatizamos novamente a nossa posição de que os dados do Kepler são insuficientes para fazer uma declaração conclusiva sobre a existência desta lua”, escreveram os autores. Eles esperavam que as observações de acompanhamento com o Telescópio Espacial Hubble confirmassem isso. “Somente depois de feita a observação do HST é que qualquer afirmação sobre a existência desta lua receberá muito crédito.”
O Hubble nunca confirmou isso, mas Kepler 1625b não foi o único exoplaneta com uma exolua potencial. Kepler-1708b também exibiu sinais de uma exolua em órbita. Agora, uma nova pesquisa sugere que o que os cientistas estavam vendo nos dados não são exoluas.
Exoluas são extraordinariamente difíceis de detectar. Quando os exoplanetas estão a centenas ou milhares de anos-luz de distância, só podemos detectá-los quando bloqueiam a luz da sua estrela. Essa já é uma tarefa monumentalmente difícil, repleta de falsos positivos e outros obstáculos. As exoluas são muito menores e muito mais evasivas, tornando sua detecção dramaticamente mais difícil.
“As exoluas estão tão distantes que não podemos vê-las diretamente, mesmo com os telescópios modernos mais poderosos”, explica o Dr. René Heller. Heller é do Instituto Max Planck de Pesquisa do Sistema Solar (MPS) e o primeiro autor de um novo artigo de pesquisa na Nature Astronomy. É intitulado “Grandes exoluas improváveis em torno de Kepler-1625 b e Kepler-1708 b,”um título que não precisa de análise.
Kepler 1625b é um planeta do tamanho de Júpiter que orbita uma estrela semelhante ao Sol a mais de 8.000 anos-luz de distância. Quando sua lua potencial foi descoberta, gerou muito interesse. Não apenas porque teria sido o primeiro, mas também teria sido uma lua gigantesca, tão grande quanto Netuno, que diminuía todas as luas do nosso sistema solar.
Kepler-1708b orbita uma estrela do tipo F a mais de 5.000 anos-luz de distância. Em 2021, os astrônomos encontraram evidências de uma exolua orbitando o gigante gasoso semelhante a Júpiter. Se for real, também é uma lua enorme. “A lua é bastante estranha em comparação com qualquer lua do sistema solar”, disse David Kipping, astrónomo da Universidade de Columbia envolvido na descoberta. “Não temos certeza se é rochoso; não temos certeza se é gasoso. Está entre o tamanho de Netuno, que é gasoso, e o da Terra, que é rochoso”, disse Kipping em um comunicado. entrevista com a NPR.
Tendemos a pensar nas descobertas de exoplanetas como mais diretas do que realmente são. No passado, os astrônomos ficavam sentados diante de seus telescópios observando cuidadosamente o céu até encontrarem algo. Mas a astronomia moderna não é assim. Naves espaciais como o Kepler e o TESS geram uma enorme quantidade de dados, e cabe aos cientistas entendê-los e encontrar as descobertas em todos esses dados. Essas exoluas foram descobertas em uma análise profunda dos dados do Kepler.
Os astrónomos procuram curvas de luz nos dados do Kepler. Quando encontram um que mergulha regularmente, isso indica um exoplaneta. As exoluas também produziriam curvas de luz, mas são mais complicadas do que as curvas de luz de exoplanetas devido ao movimento da lua e do planeta em torno de seu centro de gravidade compartilhado. Eles também são tão fracos que são pouco mais que um fio. Mas há indícios fracos de que muitas descobertas científicas importantes começaram.
Um dos problemas com indicações fracas é que elas se parecem com sinais de ruído. E todos os telescópios introduzem o seu próprio ruído. Como os cientistas podem saber a diferença? Somente com muito trabalho e ferramentas computacionais poderosas.
Nesse caso, a dupla de pesquisadores por trás do novo artigo gerou milhões de curvas de luz artificial que exoluas gerariam em uma ampla variedade de cenários. Em seguida, eles usaram um algoritmo para comparar todas essas curvas com as curvas detectadas nas exoluas potenciais do Kepler-1625b e do Kepler-1708b.
No caso do Kepler-1708b, os resultados não foram bons. Os cenários sem lua reproduziram melhor as curvas de luz do que os cenários de exolua. “A probabilidade de uma lua orbitar Kepler-1708b é claramente menor do que o relatado anteriormente”, disse o coautor da pesquisa Michael Hippke, do Observatório Sonneberg. “Os dados não sugerem a existência de uma exolua em torno de Kepler-1708b”, acrescentou Hippke.
A exolua de Kepler-1625b também não sobreviveu à análise. Os sinais que indicam a sua presença vieram da forma como os dois telescópios usados para estudá-lo – Kepler e Hubble – veem as coisas de forma diferente. Tudo se resume a escurecimento dos membros.
O escurecimento dos membros é a mudança instantânea no brilho de uma estrela em seu disco à medida que um exoplaneta passa na frente dela. Heller e Hippke argumentam que o escurecimento dos membros tem um impacto poderoso no sinal de exolua proposto. O membro do disco solar parece mais escuro que o centro da estrela. Mas a escuridão dos membros parece diferente entre o Kepler e o Hubble porque ambos os telescópios são sensíveis a diferentes comprimentos de onda de luz. Em um trânsito de exolua real, não faria diferença alguma.
A dupla de pesquisadores diz que sua modelagem explica a diferença de escurecimento dos membros melhor do que uma exolua. Eles também dizem que sua nova análise mostra como os algoritmos de detecção de exoluas geram tantos falsos positivos. Os astrónomos continuam a pensar que detectaram uma exolua e depois descobrem que se trata apenas de um planeta.
“A afirmação anterior de exolua feita pelos nossos colegas de Nova Iorque foi o resultado de uma busca por luas em torno de dezenas de exoplanetas”, diz Heller. “De acordo com as nossas estimativas, uma descoberta falso-positiva não é de todo surpreendente, mas quase esperada”, acrescenta.
Esta pesquisa tem outro resultado positivo. Mostra quais tipos de exoluas têm maior probabilidade de serem detectáveis. A análise da dupla mostra que apenas luas massivas em órbitas amplas são provavelmente detectáveis. Uma lua detectável teria que ser duas vezes maior que Ganimedes, a maior lua do nosso Sistema Solar.
Quanto tempo teremos que esperar antes de descobrirmos a nossa primeira exolua confirmada? O PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) do ESO está programado para ser lançado em 2026. A sua missão é procurar trânsitos de planetas semelhantes à Terra através de até um milhão de estrelas. Ele será excelente na detecção de planetas, mas também terá o poder de detectar anéis e luas.
“As primeiras exoluas que serão descobertas em observações futuras, como as da missão PLATO, serão certamente muito invulgares e, portanto, emocionantes de explorar”, diz Heller.
A dupla de autores não está feliz por terem mostrado que é improvável que o par de exoluas seja real. “Gostaríamos de confirmar a descoberta de exoluas em torno de Kepler-1625b e Kepler-1708b”, disse Heller. “Mas, infelizmente, as nossas análises mostram o contrário”, acrescenta.
