Descobrindo exoplanetas com ondas gravitacionais

Num artigo publicado recentemente na revista Nature Astronomy, investigadores do Instituto Max Planck para Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein) em Potsdam, Alemanha, e da Comissão de Energias Alternativas e Energia Atómica em Saclay, Paris, sugerem como o futuro observatório espacial de ondas gravitacionais LISA poderá detetar exoplanetas em órbita de anãs brancas binárias em toda a nossa Via Láctea e nas vizinhas Nuvens de Magalhães. Este novo método irá superar certas limitações das técnicas atuais de deteção eletromagnética e poderá permitir que o LISA detete planetas com massas iguais ou superiores a 50 vezes a da Terra.

Nas últimas duas décadas, o nosso conhecimento sobre exoplanetas cresceu significativamente e já foram descobertos mais de 4000 planetas em órbita de uma grande variedade de estrelas. Até agora, as técnicas usadas para encontrar e caracterizar esses sistemas têm por base a radiação eletromagnética e estão limitadas à vizinhança solar e a algumas partes da nossa Galáxia.

No artigo científico, o Dr. Nicola Tamanini, investigador do Instituto Albert Einstein em Potsdam e a sua colega, a Dra. Camilla Danielski, investigadora da Comissão de Energias Alternativas e Energia Atómica em Saclay (Paris), mostram como estas limitações podem ser ultrapassadas pela astronomia de ondas gravitacionais. “Propomos um método que utiliza ondas gravitacionais para encontrar exoplanetas que orbitam anãs brancas binárias,” disse Nicola Tamanini. As anãs brancas são remanescentes muito antigos e pequenos de estrelas uma vez semelhantes ao nosso Sol. “O LISA medirá ondas gravitacionais de milhares de anãs brancas binárias. Quando um planeta orbita um par de anãs brancas, o padrão observado de onda gravitacional será diferente do de um binário sem planetas. Essa mudança característica nas formas das ondas gravitacionais permitir-nos-á descobrir exoplanetas.”

O novo método explora a modulação do desvio Doppler do sinal de onda gravitacional provocado pela atração gravitacional do planeta sob o par de anãs brancas. Esta técnica é análoga à do método de velocidade radial, uma técnica bem conhecida usada para encontrar exoplanetas com telescópios eletromagnéticos. No entanto, a vantagem das ondas gravitacionais é que não são afetadas pela atividade estelar, o que pode dificultar as descobertas eletromagnéticas.

No seu artigo, Tamanini e Danielski mostram que a próxima missão da ESA, LISA (Laser Interferometer Space Antenna), com lançamento previsto para 2034, pode detetar exoplanetas com a massa de Júpiter em torno de anãs brancas binárias em toda a nossa Galáxia, superando as limitações de distância dos telescópios eletromagnéticos. Além disso, salientam que o LISA terá o potencial de também detetar esses exoplanetas em galáxias vizinhas, possivelmente levando à descoberta do primeiro exoplaneta extragaláctico.

“O LISA vai ter como alvo uma população exoplanetária ainda completamente desprovida de resultados,” explica Tamanini. “De uma perspetiva teórica, nada impede a presença de exoplanetas em torno de anãs brancas binárias compactas.” Se estes sistemas existirem e forem encontrados pelo LISA, os cientistas vão obter novos dados para desenvolver ainda mais a teoria da evolução planetária. Vão melhor entender as condições sob as quais um planeta sobreviver à(s) fase(s) de gigante(s) vermelha(s) e também testar a existência de uma segunda geração de planetas, ou seja, planetas que se formam após a fase de gigante vermelha. Por outro lado, se o LISA não detetar exoplanetas em órbita de anãs brancas binárias, os cientistas serão capazes de estabelecer restrições no estágio final da evolução planetária na Via Láctea.

// Instituto Max Planck (comunicado de imprensa)
// LISA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature Astronomy)

Saiba mais:

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Ondas gravitacionais:
GraceDB (Gravitational Wave Candidate Event Database)
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Astronomia de ondas gravitacionais – Wikipedia
Ondas gravitacionais: como distorcem o espaço – Universe Today
Detetores: como funcionam – Universe Today
As fontes de ondas gravitacionais – Universe Today
O que é uma onda gravitacional (YouTube)

Exoplanetas:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
PlanetQuest
Enciclopédia dos Planetas Extrasolares

Anãs brancas:
Wikipedia
NASA

LISA:
Página oficial
ESA
NASA
Wikipedia