Procurando planetas extra-solares

É difícil encontrar planetas em volta de outras estrelas porque a luz da estrela é tão brilhante que o clarão ofusca a luz refletida pelo planeta. É como tentar ver a luz de uma vela de aniversário colocada na frente de um holofote. Portanto, a única forma de detectar planetas extra-solares, atualmente, é medir os efeitos que causam em suas estrelas-mãe. Há duas maneiras pelas quais os planetas afetam suas estrelas-mãe: eles dão "puxões" na estrela à medida que percorrem as órbitas e podem obscurecer a luz de uma estrela se passarem diretamente entre ela e nosso campo de visão (eclipsando parte da luz da estrela). Os efeitos desses movimentos planetários sobre a estrela podem ser detectados da Terra por meio de três métodos:
  • astrometria - mensuração da posição precisa da estrela no céu
  • espectroscopia Doppler - mensuração da dispersão do comprimento de onda da luz emitida pela estrela
  • fotometria - mensuração da intensidade ou brilho da luz emitida pela estrela

Astrometria
À medida que um planeta atrai uma estrela com seu puxão gravitacional, ele faz com que a estrela oscile em seu caminho pelo céu. Por meio de medições cuidadosas e precisas da posição da estrela no céu, pode-se detectar essa oscilação extremamente pequena. Quando se sabe o período da oscilação, pode-se calcular o período da órbita do planeta, a distância ou raio da órbita do planeta e a massa do planeta.

Espectroscopia Doppler
À medida que um planeta orbita uma estrela, periodicamente ele empurra a estrela para mais perto e para mais longe da Terra (nosso ponto de observação). Esse movimento provoca um efeito sobre o espectro da luz que chega da estrela.


Técnica espectroscópica de detecção de um planeta extra-solar

À medida que a estrela se move na direção da Terra, suas ondas de luz são comprimidas e desviadas para a extremidade azul (comprimento de onda mais curto) do espectro. À medida que a estrela se move para longe da Terra, as ondas de luz são esticadas na direção da extremidade vermelha (comprimento de onda mais longo) do espectro. Esses desvios no espectro da luz que chegam da estrela são chamados de Desvios Doppler. Medindo o espectro da estrela durante um período, podem-se detectar esses desvios que indicariam a presença de um planeta. Os desvios Doppler também podem ser usados para medir a velocidade radial do movimento da estrela (a rapidez com que se aproxima ou se afasta de nós).


Foto cedida pelo Observatório Europeu do Sul
Medições da velocidade radial da estrela Gliese 86 na constelação de Eriadani. As mensurações indicam um planeta extra-solar com um período orbital de 15,8 dias. A massa calculada do planeta é cerca de cinco vezes a de Júpiter.

Conceitualmente, pode-se deduzir o tamanho do planeta usando sua velocidade radial. Um planeta gigante atrairá a estrela com mais força gravitacional do que um planeta menor, fazendo com que a estrela tenha uma maior velocidade radial. Se a velocidade radial ao longo do tempo for colocada em um gráfico, pode-se obter uma curva senóide como a mostrada acima. Do período (tempo entre picos ou tempo entre os vales) e da massa da estrela, obtém-se a distância até a estrela, o raio orbital do planeta. Da amplitude da curva, é possível calcular sua massa. Veja Medições Doppler de alta precisão: a física e as técnicas de descoberta de planetas (em inglês) e Tutorial Doppler-Bamboleio (em inglês) para conhecer mais detalhes.

Fotometria
Se a órbita de um planeta extra-solar estiver na linha de visada reta em relação à Terra, o planeta passará diretamente entre a estrela em que está orbitando e a Terra. Quando o planeta passa na frente da estrela, ele bloqueia parte da luz da estrela e a estrela escurece ligeiramente (entre 2 e 5%). O planeta eclipsa a estrela. À medida que o planeta passa por trás da estrela, o brilho normal da estrela se restabelece. Medindo constantemente a intensidade da luz da estrela ao longo do tempo, é possível detectar alterações em seu brilho que podem indicar a presença de um planeta ou mais.


Técnica fotométrica de detecção de um planeta extra-solar