Astrónomos usam inteligência artificial para determinar o tamanho de exoplanetas

Imagem artística do sistema planetário TRAPPIST-1, que mostra vários planetas a orbitarem a estrela anã ultra fria TRAPPIST-1.
Crédito: ESO/M. Kornmesser

Uma equipa do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) publicou um artigo, liderado por Solène Ulmer-Moll, que mostra que sabendo a massa e temperatura de equilibro de um exoplaneta é possível determinar o seu raio, com uma precisão superior aos métodos existentes até agora.

Solène Ulmer-Moll, uma estudante de doutoramento da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP) explica que este resultado foi obtido graças a competências de diferentes áreas: “Esta nova maneira de determinar o raio de um exoplaneta é um exemplo perfeito da sinergia entre a ciência de exoplanetas com técnicas de aprendizagem automática.”

Para caracterizar um planeta, é necessário conhecer simultaneamente a sua massa e raio, de modo a determinar a densidade e daí deduzir a sua composição. Mas só para um número muito reduzido de exoplanetas é que se conhecem ambos os dados, pois a massa é determinada através da medição da velocidade radial, enquanto o raio é medido recorrendo ao método dos trânsitos.

A equipa desenvolveu um algoritmo que prevê com precisão o raio de uma enorme variedade de exoplanetas, se forem conhecidos vários outros parâmetros estelares, como massa e temperatura de equilibro. Solène Ulmer-Moll acrescenta: “Agora é possível determinar o raio das centenas de exoplanetas descobertos com o método das velocidades radiais. Isso vai-nos permitir perceber se esses exoplanetas serão potencialmente rochosos.”

Até agora só usaram a massa dos exoplanetas para determinar o raio, mas a equipa está já a trabalhar numa mudança de paradigma, que lhes permita usar outros parâmetros estelares e planetários para tornar as previsões mais robustas.

Nuno Cardoso Santos (IA & FCUP), líder da linha temática “A detecção e caracterização de outras Terras” acrescenta: “Este trabalho funde perfeitamente as diferentes competências da nossa equipa, ao encaixar o conhecimento atual da deteção e caracterização de exoplanetas com a análise estatística dos sistemas detetados, recorrendo a ferramentas matemáticas de ponta. Na sua essência, estas são as mesmas ferramentas matemáticas que estão a ser usadas no desenvolvimento dos carros autónomos.”

Nuno Santos foi aluno de doutoramento do Prof. Michel Mayor e a equipa do IA colabora frequentemente com a equipa do Observatório de Genebra. Em 1995, Michel Mayor e Didier Queloz descobriram, recorrendo ao método das velocidades radiais, o primeiro exoplaneta à volta de uma estrela semelhante ao Sol, a estrela 51 Pegasi. Esta descoberta deu aos dois astrofísicos o prémio Nobel da Física deste ano.

O resultado foi publicado hoje na revista Astronomy & Astrophysics.