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.
A 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 Exoluas e Exorings com o Observatório de Mundos Habitáveis I: Na Detecção de Sombras e Eclipses Analógicos Terra-Lua pretende usar uma missão futura para caçar eclipses, trânsitos e ocultações em sistemas distantes.
Caça às Exo-Luas
“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. Universo Hoje. “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 (Large Ultraviolet Optical and Infrared Explorer). Isto foi destacado na Pesquisa Decadal Astro2020 para astronomia espacial. O HWO funcionaria a partir do ponto Sol-Terra L2 Lagrange (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 reivindicações de detecções de exolua como Kepler-1625b e Kepler-1708b têm permaneceu indescritível. 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, às vezes durante vários dias seguidos”, diz Limbach. “’Durante essas observações, o HWO medirá a luz refletida dos planetas diretamente fotografados no sistema. Se um exoeclipse (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 que um ‘exo-eclipse’ ou evento de trânsito pode parecer 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 as missões Extrasolar Planet Observation and Characterization). Olhando para trás no sistema Terra-Lua, o EPOXI viu uma série de trânsitos. Isso dá aos pesquisadores uma ideia de como seria esse evento.
Procurando 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.
“Como vários métodos de detecção de exoluas estarão disponíveis para o HWO e prevemos que eles facilitarão a detecção de exoluas, o HWO pode ser capaz de revelar informações gerais sobre exoluas como população, como o quão comuns ou raras são as 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 do exoeclipses eles 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 variabilidade climática e 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 aparecido no céu, produzindo muitos eclipses.
Uma população de exo-luas
“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 deteção de uma população inteira de exoluas, permitindo-nos dizer com alguma autoridade o quão comuns são no cosmos.
