Astrônomos descobriram um tesouro: mais de 700 exoplanetas em órbita ao redor de estrelas distantes e possibilidade de outros milhares. Agora, naturalmente, eles começam a se perguntar: que luas podem orbitar esses planetas?
O nascer da Lua: concepção artística de um exoplaneta hospedando
luas menores. Créditos: David A. Aguilar (CfA)
É uma pergunta lógica. Os satélites naturais da maioria dos planetas em nosso sistema são bastante grandes e em alguns sistemas planetários, as luas de um planeta extrassolar podem oferecer condições favoráveis à vida extraterrestre.
Para obter respostas, uma equipe de astrônomos estuda dados disponíveis ao público da Kepler, a sonda da Nasa prolífica em encontrar exoplanetas, na esperança de detectar um sinal fraco da primeira exolua conhecida.
"Era um assunto que me interessou muito, por um longo tempo", relata David Kipping, que discutiu sobre exoluas em sua tese de doutorado na University College de Londres, no ano passado. Agora, no programa de pós-doutorado no Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), Kipping lidera a procura com o Hunt for Exomoons with Kepler Project, ou HEK. Ele e seus colegas descreveram a campanha do HEK em estudo recente enviado ao site arXiv.org como pré-impressão e submetido ao Astrophysical Journal.
"No início, tentava apenas descobrir o que era possível", relembra Kipping. "Ao continuar, percebi que não era apenas uma ideia maluca." Ele e a equipe calcularam que, se luas grandes são comuns na galáxia, a Kepler pode ser suficientemente sensível para encontrá-las.
Desde 2009, a sonda Kepler segue a Terra na órbita em torno do Sol, cumprindo obstinadamente uma missão que aparenta ser simples. Com uma câmera digital gigante, a Kepler vigia uma área com mais de 150 mil estrelas próximas à constelação Cygnus. Ela procura os chamados trânsitos de estrelas - instâncias nas quais um planeta passa na frente de sua estrela-mãe, diminuindo um pouco e temporariamente seu brilho aparente. Até agora, a missão foi muito produtiva: os estudiosos da Kepler descobriram mais de 60 exoplanetas novos e identificaram mais de 2 mil prováveis candidatos, que aguardam confirmação.
Cerca de 50 destes candidatos se encaixam na assim chamada zona habitável, a região em torno de uma estrela onde as temperaturas permitiriam a presença de água em estado líquido e, talvez, o surgimento da vida. Um planeta gasoso gigante na zona habitável, mais quente que Júpiter ou Saturno, necessitaria de uma superfície sólida e, portanto, não seria um habitat ideal para a vida, mas suas luas poderiam ser. "Lá podem existir muitas luas habitáveis e queremos conhecê-las", afirma Kipping.
Se algum dos planetas da Kepler tivesse um satélite muito grande, a presença da lua surtiria efeitos sutis, mas detectáveis, sobre os trânsitos do planeta. Por exemplo, a lua poderia passar na frente da estrela, obscurecendo uma pequena fração da luz da estrela pouco antes ou após o trânsito do planeta. Ou ainda, uma lua enorme poderia exercer uma força gravitacional forte o suficiente para perturbar a órbita do planeta, levando os trânsitos planetários a divergirem de uma reincidência, firme e constante, como um relógio.
Sinais promissores exigindo maior estudo para a presença de uma possível exolua são selecionados tanto por meio de análise de locais onde luas grandes e detectáveis podem existir em órbitas estáveis, quanto por inspeção visual antiquada. A inspeção é liderada por Allan Schmitt, cientista-cidadão de Minnesota e veterano da planethunters.org, um projeto on-line em que voluntários navegam através de dados públicos da Kepler para descobrir exoplanetas recém-descobertos. "Ele me passou por e-mails estes sinais candidatos" de luas possíveis, relembra Kipping. "Eu perguntei: 'Você já fez muito trabalho aqui, por que não se junta à equipe?' Ele concordou, e desde então tem sido um colaborador em tempo integral, observando várias centenas de curvas de luz, procurando estes blips."
O problema é que para produzir um blip detectável, uma exolua teria que superar muito quaisquer satélites encontrados em nosso Sistema Solar. "Na melhor das hipóteses, a Kepler poderia encontrar luas com até 20% da massa da Terra", explica Kipping. Isso significa que a Kepler não detectaria luas do tamanho de, digamos, Ganimedes e Titã, os maiores satélites de Júpiter e Saturno; respectivamente, cada um tem apenas cerca de 2% da massa da Terra. Um alvo mais fácil, se existir, seria uma lua de massa equivalente à da Terra, em órbita de um planeta gigante. "Procuramos satélites sem equivalência no Sistema Solar", Kipping reconhece. O Sistema Solar, porém, dificilmente compõe uma amostra abrangente do que a natureza permite; a maioria dos mundos descobertos por pesquisas planetárias nas duas últimas décadas é estranha e não se assemelha a qualquer um dos oito planetas familiares. "Quando olhamos para os exoplanetas encontrados, há todo o motivo para otimismo", acrescenta.
Astrônomos filiados à missão Kepler aplaudem o esforço de caça, embora ninguém saiba se a classe de exoluas que a sonda poderia detectar ainda existe. "Muitas coisas já nos surpreenderam antes", adverte Eric Ford, astrônomo da University of Florida e cientista participante da missão Kepler. "Desconhecemos se [luas do tamanho da Terra] se formam ou não. E é por isso que devemos procurar", acrescenta. "A Kepler é sensível para, se eles existirem e forem comuns, conseguir detectá-los."
Não há razão para supor que o limite de tamanho de satélites no Sistema Solar seja uma lei universal, observa Darin Ragozzine, astrofísico pós-doutorando na CfA que trabalha com a Kepler. "Certamente não está fora de cogitação que existam luas que possam ser detectadas pelo projeto HEK", diz ele. "A Kepler constitui, com certeza, a melhor oportunidade que temos."
Ragozzine observa que a pesquisa da HEK é sistemática o suficiente para que mesmo que Kipping e sua equipe não encontrem quaisquer luas, aprendam algo valioso. Kipping e seus colegas preparam agora resultados preliminares para publicação e esperam ter algo a dizer sobre a frequência de grandes luas até o final do ano. "Não importa se surgirmos com 10 luas ou com nenhuma, minha esperança é que percebamos como as grandes luas são comuns no campo de visão da Kepler e por toda a galáxia", ele concluiu.
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