Uma equipa de astrónomos liderada por Bill Cochran, da Universidade do Texas, Austin, anunciou a descoberta de um sistema com três planetas utilizando dados obtidos com o telescópio Kepler. O anúncio foi feito na conferência que juntou o encontro da Division of Planetary Science (da American Astronomical Society) e a European Planetary Science Conference, a decorrer em Nantes, França. O sistema, que orbita a estrela agora designada por Kepler-18, contém uma Super-Terra (Kepler-18b) e dois Neptunos (Kepler-18c e -18d). Kepler-18 é uma estrela semelhante ao Sol, ligeiramente maior (10%) e menos maciça (3%). É bem possível que o sistema tenha mais planetas mas até à data apenas foram detectados trânsitos para estes três.
(A curva de luz da estrela Kepler-18. Em cima, os dados em bruto. Em baixo, depois de normalizados (“detrending”). Crédito: Missão Kepler)
Os planetas do sistema orbitam todos muito mais próximo da estrela do que Mercúrio relativamente ao Sol. O planeta “b” tem um período orbital de apenas 3.5 dias e uma massa de 6.9Mt e um raio de 2Rt (Mt/Rt = massa/raio da Terra). Trata-se de uma Super-Terra. Os planetas “b” e “c” são Neptunos. O planeta “c” tem uma massa de 17Mt e um raio de 5.5Rt, orbitando a estrela hospedeira em 7.6 dias. Finalmente, o planeta “d” tem uma massa de 16Mt, um raio de 7Rt e um período orbital de 14.9 dias. O planeta “c” orbita a estrela duas vezes por cada órbita do planeta “d”. Diz-se que as suas órbitas estão numa ressonância 2:1. Isto significa que periodicamente ficam alinhados do mesmo lado da estrela, próximos um do outro, exercendo uma atracção gravitacional mútua que alternadamente atrasa e adianta os trânsitos respectivos. Foi esta periodicidade nos instantes de trânsito (Transit Timming Variations, TTV) que permitiu confirmar de imediato a natureza planetária de “c” e “d”.
(Em cima, o sistema planetário compacto detectado em torno da estrela Kepler-18, com a órbita de Mercúrio servindo de escala. Sistema compactos como este foram já descobertos pelo Kepler, e.g. Kepler-9 e Kepler-11. Em baixo, o tamanho relativo de Kepler-18 e do Sol e as silhuetas dos planetas agora detectados comparados com a silhueta da Terra em frente ao Sol. Crédito: Tim Jones/McDonald Obs./UT-Austin)
A confirmação do planeta “b” foi mais complicada. Na realidade a equipa não confirmou inequivocamente que os trânsitos observados são devidos a um planeta. Este tipo de confirmação directa, por exemplo, medindo a massa do planeta pelo método da velocidade radial, é complicada com a tecnologia existente (de facto, a massa citada para o planeta “b” foi obtida com base na técnica de TTV, acima referida, assumindo que se trata de um planeta). Em vez disso, os astrónomos observaram a Kepler-18 com vários instrumentos distintos por forma a poderem eliminar todos fenómenos que poderiam mimetizar um trânsito semelhante ao observado. Este tipo de fenómenos são bem conhecidos pelos astrónomos e foram objecto de vários estudos. Por exemplo, por uma incrível coincidência, a Kepler-18 poderia estar alinhada com um sistema binário com eclipses cuja luz, quando misturada com a da Kepler-18, produziria um efeito semelhante ao de um trânsito. Neste caso, a equipa observou a Kepler-18 com o sistema de óptica adaptativa do Telescópio Hale, de 5 metros, no Observatório do Monte Palomar, para garantir que não havia um alinhamento ocasional semelhante ao acima referido. A análise dos resultados permitiu à equipa determinar que, com uma probabilidade de 99.9%, os trânsitos se devem a um planeta. Os trânsitos dos planetas “c” e “d” foram também observados no infravermelho pelo telescópio Spitzer. O seguimento da velocidade radial da Kepler-18 com o espectrógrafo HIRES no telescópio Keck I, no Hawaii, permitiu determinar as massas destes dois planetas mais exteriores.
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