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Exoplaneta gigante emerge da escuridão quando o Telescópio Espacial James Webb revela a luz das estrelas
Às vezes a ciência pode parecer realmente contra-intuitiva. Por exemplo, ocasionalmente na astronomia você pode ver mais com menos luz. Caso em questão: o surgimento de um planeta gigante nas observações feitas pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST), quando os astrônomos encontraram uma maneira de bloquear a luz da estrela-mãe do planeta.
O planeta extrassolar, ou exoplanetaem questão é 51 Eridani b (51 ERI b), um gigante gasoso com a mesma massa de cerca de 11 Júpiteres que orbita uma estrela localizada a cerca de 97 anos-luz de distância. 51 ERI b foi descoberto em 2015 por telescópios terrestres, mas o planeta estava faltando nas observações do sistema feitas pelo JWST. Isso não foi uma falha do JWST em si; ninguém duvida da capacidade de observação do telescópio mais poderoso que a humanidade já colocou em órbita ao redor da Terra. Em vez disso, foi o resultado da luz estelar da estrela 51 ERI A obscurecendo este mundo intimidantemente massivo.
Os planetas mais brilhantes são 100.000 vezes mais fracos do que as suas estrelas hospedeiras, o que significa que observá-los é como observar um vaga-lume pairando em torno de um farol. Mesmo usar uma ferramenta chamada coronógrafo para bloquear a estrela não é suficiente para revelar o planeta, pois isso não impede toda a luz estelar.
A única solução para este problema flagrante é um programa de computador para apagar a luz das estrelas.
“Nos últimos 20 anos, os astrónomos abordaram este problema observando uma estrela diferente e usando a sua imagem como referência”, disse Jason Wang, da Northwestern University. explicou em um comunicado. “Depois, subtraem essa imagem de referência da observação original para remover o brilho indesejado e revelar planetas ténues que de outra forma poderiam estar escondidos.”
Há um problema com esse processo, no entanto. Até os telescópios mais estáveis “oscilam”. Por exemplo, o JWST exige que os crioresfriadores mantenham sua NIRCam instrumento super frio, e esses coolers têm pequenos motores que podem fazer os espelhos vibrarem. Este movimento, por mais leve que seja, causa uma dispersão na luz das estrelas.
O resultado é brilho suficiente para obscurecer um planeta, mas Wang e colegas desenvolveram uma nova abordagem para este problema.
Telescópios são seus gêmeos digitais mais estáveis
A nova abordagem adotada pela equipe é chamada de Aprendizagem Baseada em Física para Imagens de Planetas (FLIP), e envolve a criação de um “gêmeo” digital de um telescópio. Essencialmente, uma réplica virtual que simula como a luz das estrelas viaja através dos espelhos do telescópio e chega aos seus detectores.
Este gêmeo é então ajustado para dar conta de milhões de pequenas imperfeições no telescópio original. O gêmeo digital é então ajustado até se alinhar com as observações do telescópio real. Os astrónomos podem então remover o brilho simulado da imagem original.
Para avaliar a validade da técnica os pesquisadores deram uma segunda olhada nas observações do JWST de dois sistemas estelares com exoplanetas conhecidos HIP 65426 e 51Eridanie um sistema, TYC 5899, sem planetas conhecidos.
Subtraindo a luz das estrelas encontra um planeta escondido – YouTube
Os pesquisadores descobriram que, em termos de detecção de exoplanetas fracos, o FLIP superou as técnicas convencionais de processamento de imagem de duas a 15 vezes. Isto fez com que o IRE b emergisse dos dados recolhidos pelo JWST há dois anos.
“Mostramos que podemos realmente recuperar um planeta que as pessoas anteriormente não conseguiam ver”, disse Wang. “São dados reais num cenário real. Foi ciência deixada de lado porque não tínhamos as ferramentas certas para analisar os dados da forma mais otimizada.”
A equipa espera que o FLIP possa agora ser adoptado por outros astrónomos numa tentativa de recuperar exoplanetas até agora não descobertos que foram escondidos pelo brilho das suas estrelas.
Isto poderia ser um grande benefício para Observatório de Mundos Habitáveis proposto pela NASAque visa fotografar diretamente planetas semelhantes à Terra orbitando estrelas distantes semelhantes ao Sol.
“Não conhecemos nenhum planeta em torno de outras estrelas que seja como os do nosso sistema solar”, disse o líder da equipe, Rodrigo Ferrer-Chavez, da Northwestern University. “Não é que eles não existam. É que não podemos vê-los.
“Cada vez que melhoramos as nossas técnicas, descobrimos novos tipos de planetas. Ao encontrar mais planetas, podemos compreender melhor como os sistemas planetários se formam e evoluem e, em última análise, quão típico é verdadeiramente o nosso próprio sistema solar.”
A pesquisa da equipe foi publicada na quarta-feira (4 de novembro) na revista Natureza.
