Kepler-76b: o Planeta de Einstein

Uma equipa de astrofísicos da Universidade de Tel Aviv e do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) anunciou a descoberta de um exoplaneta através da detecção do efeito de “beaming”, previsto pela teoria da relatividade restrita de Einstein. Uma estrela em repouso emite radiação para todas as direcções do espaço com igual intensidade. No entanto, segundo a teoria da relatividade restrita de Einstein, uma estrela movendo-se a grande velocidade no espaço emite ligeiramente mais radiação no sentido em que se move. Este efeito é tanto maior quanto maior for a velocidade da estrela relativamente à velocidade da luz. Para um observador alinhado com a direcção do movimento da estrela esta parecerá mais (menos) luminosa, se estiver a aproximar-se (afastar-se), do que se fosse observada em repouso.

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(O efeito de “beaming” relativístico. À esquerda, luz emitida por estrela em repouso. À direita, luz emitida por estrela a grande velocidade, no sentido esquerda-direita. Crédito: Wikipedia)

Em 2003, os astrofísicos Avi Loeb (CfA) e Scott Gaudi (actualmente na Ohio State University) proposeram um método de detecção de exoplanetas baseado neste efeito. A ideia era simples: uma estrela com um exoplaneta suficientemente maciço e próximo poderia atingir uma velocidade orbital tão elevada, em torno do eixo de gravidade comum estrela-planeta, que o efeito de “beaming” poderia ser detectado. Se imaginarmos a curva de luz da estrela, brilho vs. tempo, a estrela pareceria ficar ligeiramente mais brilhante, periodicamente, correspondendo aos instantes em que a sua velocidade orbital teria a sua maior componente na nossa direcção. O efeito simétrico também seria visível. Com a mesma periodicidade a estrela pareceria diminuir de brilho sempre que afastava de nós com velocidade orbital máxima. Este efeito é muito subtil e só detectável em estrelas para as quais temos curvas de luz com precisão excepcional, como é o caso das obtidas pelo telescópio Kepler, que atingem uma precisão de algumas partes por milhão.

Para detectar este efeito em estrelas na base de dados do Kepler, os astrofísicos Tsevi Mazeh e Simchon Faigler, da Universidade de Tel Aviv, desenvolveram um algoritmo designado de BEER (“relativistic BEaming, Ellipsoidal, and Reflection/emission modulations”). O BEER analisa cada uma das curvas de luz na base de dados e detecta automaticamente casos que exibam sinais de “beaming” e também de outros dois efeitos: variações de brilho na estrela devido ao facto de assumir a forma de um elipsóide, devido ao “puxão gravitacional” do planeta, e; variações de brilho provocadas por luz reflectida pelo próprio planeta. Trata-se de uma análise computacionalmente muito complexa.

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(Representação artística do sistema Kepler-76, com a estrela hospedeira em forma de elipsóide seguida de perto pelo Júpiter Quente Kepler-76b. Crédito: David A. Aguilar (CfA))

Munidos desta ferramenta, os cientistas israelitas identificaram uma estrela na base de dados do Kepler que parecia exibir este efeito. Para confirmar a existência do planeta, duas equipas, uma do CfA e outra da Universidade de Tel Aviv, utilizaram os espectrógrafos TRES (no Observatório Whipple, no Arizona) e SOPHIE (no Observatório de Haute-Provence, na França), para medir potenciais variações na velocidade radial da estrela hospedeira. As observações confirmaram a presença de um planeta maciço e uma análise posterior mais detalhada da curva de luz do Kepler permitiu detectar trânsitos do planeta quase tangenciais à estrela, que tinham passado despercebidos inicialmente, e que permitiram caracterizar melhor o sistema.

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(Os trânsitos tangenciais do Kepler-76b. Crédito: Dood Evan)

O sistema, agora designado de Kepler-76 é formado por uma estrela anã de tipo espectral F (um pouco maior, mais luminosa e mais quente do que o Sol), situada a 2 mil anos-luz na direcção da constelação do Cisne, e um Júpiter Quente 25% maior do que Júpiter e 2 vezes mais maciço. O planeta orbita a estrela hospedeira em apenas 1.5 dias. A proximidade do planeta à estrela faz com que este apresente sempre a mesma face para a dita, tal como a Lua apresenta sempre a mesma face para a Terra. A temperatura de equilíbrio do planeta, como seria de esperar, é de uns “amenos” 2000 Celsius. As observações permitiram ainda apurar que o planeta tem ventos “jet stream”, semelhantes aos que existem em altitude na Terra, mas muito mais poderosos. De facto, o ponto mais quente na atmosfera do planeta não é o mais próximo da estrela mas antes um ponto desviado em longitude cerca de 16 mil quilómetros. Isto só é possível se houver ventos fortíssimos nas camadas superiores da atmosfera do planeta que transportam de forma eficiente a radiação da estrela absorvida pela atmosfera. Um efeito semelhante foi observado apenas para um outro exoplaneta, o HD 189733b, mas utilizando observações no infravermelho realizadas com o telescópio espacial Spitzer.

Esta descoberta valida a detecção do efeito de “beaming” como mais uma técnica de descoberta de exoplanetas, a juntar a técnicas como a medição da velocidade radial e a observação de trânsitos, por exemplo. Podem ler a notícia original aqui.

2 comentários

  1. Assim como Einstein estava certo em relação à teoria da relatividade e sobre o espaço tempo ser dobrado por corpos com massa, podemos acreditar que o espaço tempo esta em total movimento não somente na expansão quanto em ondulações provenientes dessa própria teoria e também quanto a explosões massivas em todo o universo?

    1. Não sei de que fala.
      O que são essas ondulações?
      Explosões massivas em todo o Universo existem, e são devidas a colisões e a final de vida das estrelas. Nada têm de “relatividade”.

      E não, não podemos acreditar nisso… porque não devamos acreditar em nada 😉
      A ciência não se faz de acreditar ;). Se Einstein acreditasse na Relatividade, em vez de a provar, hoje não sabíamos quem era Einstein e não tinhamos GPS por exemplo 😉

      abraços

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