Não encontramos nada parecido com o sistema solar. É uma aberração no espaço? : ScienceAlert

Desde a descoberta histórica em 1992 Dois planetas orbitando uma estrela fora do nosso sistema solarE a Milhares de novos mundos Eles foram adicionados à lista crescente de “exoplanetas”. na Via Láctea.

Aprendemos muitas coisas com isso Um vasto catálogo de mundos alienígenas orbitando estrelas alienígenas. Mas há um pequeno detalhe que se destaca como um polegar dolorido. Não encontramos nada parecido com nosso próprio sistema solar.

Isso levou alguns a concluir que nossa estrela-mãe e seu seio poderiam ser de alguma forma atípicos – talvez o único sistema planetário desse tipo.

Por extensão, isso pode significar que a própria vida é uma anomalia; As condições que moldaram a Terra e sua crosta de química auto-reprodutora são difíceis de reproduzir.

Se você apenas olhar para os números, as perspectivas são sombrias. Por uma grande margem, os exoplanetas mais numerosos que identificamos até agora são de um tipo não conhecido por serem propícios à vida: gigantes e subplanetas, do tipo gás e possivelmente gelo.

A maioria dos exoplanetas que vimos até agora orbitam suas estrelas muito de perto, praticamente as abraçando; Tão perto que as temperaturas escaldantes estariam bem acima de sua faixa habitável conhecida.

É provável que, à medida que continuarmos a pesquisar, as estatísticas se equilibrem e vejamos mais lugares que nos lembram nosso próprio quintal. Mas a questão é muito mais complexa do que apenas olhar para os números. A ciência dos exoplanetas é limitada pelas capacidades de nossa tecnologia. Mais do que isso, nossa impressão da verdadeira variedade de mundos alienígenas corre o risco de limitar nossa imaginação.

O que realmente existe na Via Láctea e além pode ser muito diferente do que realmente vemos.

expectativas e como frustrá-las

A ciência dos exoplanetas tem um histórico de subverter as expectativas, desde o início.

“Se você voltar para aquele mundo em que cresceu quando criança, só conhecemos um sistema planetário”, disse. O cientista planetário Jonty Horner, da University of Southern Queensland, disse ao ScienceAlert.

E assim foi esse tipo de suposição implícita, às vezes uma suposição explícita, de que todos os sistemas planetários serão assim. Você sabe, você terá planetas rochosos perto da estrela que são muito pequenos, e você terá gigantes gasosos muito longe da estrela que era muito grande. E é assim que os sistemas planetários serão.”

Por causa disso, os cientistas levaram algum tempo para identificar um exoplaneta orbitando uma estrela da sequência principal, como o nosso Sol. Supondo que outros sistemas solares sejam semelhantes ao nosso, os sinais reveladores de planetas pesados ​​puxando suas estrelas levariam anos para serem detectados, assim como leva anos para nossos gigantes gasosos completarem sua órbita.

Com base em períodos tão longos de uma única medição, não parece valer a pena vasculhar uma história relativamente curta de observações de tantas estrelas para examinar definitivamente o outro sistema solar na sequência principal.

Quando eles finalmente olharam, era um Um exoplaneta que eles encontraram não é nada parecido O que eles esperavam: gigante de gás Metade da massa (e o dobro do volume) de Júpiter Ele orbita muito perto de sua estrela hospedeira, tem um ano de 4,2 dias e sua atmosfera queima a temperaturas de cerca de 1.000 graus Celsius (1.800 graus Fahrenheit).

Desde então, aprendemos que esses planetas do tipo “Júpiter Quente” não são nada exóticos. Na verdade, eles parecem relativamente comuns.

Agora sabemos que há muito mais diversidade na galáxia do que vemos em nosso sistema doméstico. No entanto, é importante não presumir que o que podemos detectar atualmente é tudo o que a Via Láctea tem a oferecer. Se existe algo parecido com o nosso sistema solar, é muito provável que esteja além de nossas capacidades de detecção.

“É muito difícil para nós encontrar coisas como o sistema solar, eles estão um pouco além de nós tecnologicamente agora”, diz Horner.

“É muito improvável que planetas terrestres sejam capturados em qualquer uma das pesquisas que realizamos até agora. É muito improvável que você consiga encontrar MercúrioE a VênusTerra e Marte em torno de uma estrela como o sol.

Como você encontra um planeta?

Sejamos completamente claros: estilos Que usamos para detectar exoplanetas incrivelmente inteligentes. Atualmente, existem duas unidades de trabalho do kit de descoberta de exoplanetas: o método de trânsito e o método de velocidade radial.

De qualquer forma, você precisa de um telescópio que seja sensível a mudanças muito sutis na luz de uma estrela. No entanto, os sinais que cada pessoa procura não poderiam ser mais diferentes.

Para o método de trânsito, você precisará de um telescópio que possa manter a estrela fixa em sua visão por um longo período de tempo. É por isso que instrumentos como o Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA são um poderoso centro capaz de se fixar em uma porção do céu para mais de 27 dias sem ser interrompido pela rotação da Terra.

Astronomia invasora gif um exoplaneta de cada vez! Desta vez com uma animação mostrando o método de trânsito para descobrir exoplanetas pic.twitter.com/2ZHv24DRTH

– Alyssa Ubertas (paródia) (AstroAlysa) 1º de setembro de 2021

O objetivo desses tipos de telescópios é identificar um sinal de trânsito – quando um exoplaneta passa entre nós e sua estrela hospedeira, como uma pequena nuvem bloqueando alguns dos raios solares. Essas quedas de luz são pequenas, como você pode imaginar. Um flash não é suficiente para inferir com confiança a existência de um exoplaneta; Há muitas coisas que podem ofuscar a luz de uma estrela, e muitas delas são eventos únicos. Múltiplos trânsitos, especialmente aqueles que apresentam periodicidade regular, são considerados o padrão-ouro.

Portanto, exoplanetas maiores localizados em períodos orbitais mais curtos, mais próximos de suas estrelas do que Mercúrio está do Sol (alguns muito mais próximos, em órbitas inferiores a uma semana terrestre), são os preferidos nos dados.

Caso você tenha perdido, meu gif mostrando como detectar exoplanetas pelo método de velocidade radial agora está disponível no modo escuro! pic.twitter.com/P4yvXQVSUt

– Alyssa Ubertas (paródia) (AstroAlysa) 15 de agosto de 2022

O método da velocidade radial detecta a oscilação de uma estrela causada pela gravidade de um exoplaneta enquanto ele oscila em sua órbita. O sistema planetário, você vê, realmente não gira em torno de uma estrela, tanto quanto dança em um embaralhamento coordenado. A estrela e os planetas giram em torno de um centro de gravidade comum conhecido como centro de gravidade. para o sistema solarEste é um ponto muito, muito próximo da superfície do Sol, ou apenas fora dela, principalmente devido à influência do Sol JúpiterQue Mais de duas vezes A massa de todos os planetas restantes combinados.

Ao contrário de um evento flash de trânsito, uma mudança na posição de uma estrela é uma mudança contínua que não requer monitoramento constante para perceber. Podemos detectar o movimento de estrelas distantes orbitando seus centros bariônicos por causa desse movimento muda sua luz Por causa de algo chamado efeito Doppler.

À medida que a estrela se move em nossa direção, as ondas de luz que vêm em nossa direção são levemente comprimidas, em direção à extremidade mais azul do espectro; Conforme você se afasta, as ondas se estendem em direção à ponta vermelha. Uma “oscilação” regular na luz da estrela indica a presença de um companheiro orbital.

Novamente, os dados tendem a favorecer planetas maiores que têm uma influência gravitacional mais forte, em órbitas mais curtas e mais próximas de sua estrela.

Além desses dois métodos notáveis, às vezes é possível obter imagens diretamente de um exoplaneta enquanto ele orbita sua estrela. Embora seja muito difícil de fazer, pode se tornar mais comum Na era do JWST.

Segundo o astrônomo Daniel Baylis, da Universidade de Warwick, no Reino Unido, essa abordagem revelaria uma classe quase oposta De um exoplaneta a uma variedade de órbita curta. Para ver um exoplaneta sem ser dominado pelo brilho de sua estrela-mãe, os dois objetos precisariam de uma separação muito ampla. Isso significa que o método de imagem direta favorece planetas em órbitas relativamente longas.

No entanto, exoplanetas maiores ainda podem ser facilmente detectados por esse método por razões óbvias.

“Cada método de detecção tem seus próprios vieses”, explica Bayliss.

Ele acrescenta que a Terra, com um anel de um ano ao redor do Sol, está localizada entre duas extremidades de uma órbita orbital favorecida por várias técnicas de detecção, então “ainda é muito difícil encontrar planetas com uma órbita de um ano”.

O que há?

Até agora, O grupo mais numeroso Dos planetas exteriores é uma classe nem sequer representada no sistema solar. Este é o Netuno Menor – exoplanetas cobertos de gás que são menores que Netuno e maiores que a Terra.

A maioria dos exoplanetas confirmados estão em órbitas muito mais curtas que as da Terra; Na verdade, mais da metade deles tem órbitas de menos de 20 dias.

Encontramos a maioria dos exoplanetas orbitando estrelas individuais, como o nosso Sol. Menos de 10% em sistemas multiestrelas. depois de mA maioria das estrelas na Via Láctea são membros de múltiplos sistemas estelares, com estimativas de até 80% em parceria orbitando pelo menos uma outra estrela.

Pense nisso por um momento. Isso significa que os exoplanetas são mais comuns em torno de estrelas individuais – ou que os exoplanetas em torno de várias estrelas são mais difíceis de detectar? A presença de mais de uma fonte de luz pode distorcer ou mascarar os sinais muito semelhantes (mas muito menores) que estamos tentando detectar de exoplanetas, mas também pode ser uma razão pela qual os sistemas multiestrelas complicam a formação do planeta de alguma forma.

E isso nos traz de volta para casa, para nosso próprio sistema solar. Por mais estranha que a casa pareça no contexto de tudo o que encontramos, pode não ser nada incomum.

“Acho que é justo dizer que na verdade existem tipos muito comuns de planetas ausentes em nosso sistema solar”, diz Bayliss.

“Superplanetas que são um pouco como a Terra, mas com o dobro do raio, e não temos nada parecido. Não temos esses pequenos Netunos. Portanto, acho justo dizer que existem alguns planetas muito comuns que não conhecemos. t ver em nosso sistema solar.

“Agora, se isso torna nosso sistema solar escasso ou não, acho que não iria tão longe. Porque pode haver muitas outras estrelas por aí que têm um monte de planetas do tipo sistema solar que não vimos. ainda.”

prestes a descobrir

Os primeiros exoplanetas foram descobertos há apenas 30 anos e orbitam A pulsar, uma estrela completamente diferente da nossa. Desde então, a tecnologia melhorou fora da vista. Agora que os cientistas sabem o que procurar, eles podem criar maneiras cada vez melhores de encontrá-lo em torno de uma variedade maior de estrelas.

E à medida que a tecnologia avança, também aumenta nossa capacidade de encontrar mundos cada vez menores.

Isso significa que a ciência exoplanetária pode estar prestes a descobrir milhares de mundos ocultos de nossa visão atual. Como aponta Horner, na astronomia, há mais coisas pequenas do que coisas grandes.

As estrelas anãs vermelhas são um exemplo perfeito disso. Eles são o tipo mais comum de estrela na Via Láctea – e são muito pequenos, com cerca de metade da massa do Sol. É tão pequeno e fraco que não podemos vê-lo a olho nu, mas é responsável até 75 por cento de todas as estrelas da galáxia.

No momento, quando se trata de entender estatisticamente os exoplanetas, estamos trabalhando com informações incompletas, porque existem tipos de mundos que não podemos ver.

Isso está prestes a mudar.

“Tenho a sensação incômoda de que, se você voltasse 20 anos atrás, olharia para essas afirmações de que Netunos menores são o tipo mais comum de planeta com tanta dúvida quanto olharia para os dados do início dos anos 1990, ela disse que você olharia. só chegam a planetas rochosos próximos à estrela”, disse Horner ao ScienceAlert.

“Agora, posso provar que estou errado. É assim que a ciência funciona. Mas meu pensamento é que, quando chegarmos ao ponto em que pudermos descobrir coisas do tamanho da Terra e menores, descobriremos que há mais coisas do tamanho da Terra e menor do que existem coisas do tamanho de Netuno.”

E talvez descubramos que nosso pequeno sistema planetário caprichoso, com todas as suas peculiaridades e maravilhas, afinal não está sozinho no universo.