O que é a vida? De onde surgimos? Essas duas perguntas nos assombram desde os primórdios da humanidade. Temos algumas pistas do como e quando em relação a segunda pergunta, mas a primeira, é realmente um mistério. Quando que um aglomerado de moléculas complexas deixa de ser somente um aglomerado e começa a ter comportamento de um ser vivo? O que é estar vivo? Venho com esse texto tentar exemplificar como a vida no universo pode se desenvolver e os empecilhos ligados a isso.

Exoplanetas

Bom, se queremos entender como surgimos, precisamos buscar informações sobre o surgimento do nosso pequeno planeta. Já sabemos que a Terra tem aproximadamente 4,5 bilhões de anos de existência, assim como o Sol. Isso nos dá uma pista. Se desejamos saber como a Terra surgiu, precisamos entender como a nossa estrela mãe se originou.

Estrelas se formam do colapso de uma nuvem de gás. O gás começa a se amontoar até que sua densidade chega a um ponto em que começa a fusão dos elementos que o compõem. Acontece primeiramente com o hidrogênio e segue em diante com os elementos mais pesados, enquanto a estrela “envelhece” (evolui).

Estamos mais interessados nos primeiros estágios da vida da estrela!

Enquanto esse processo de formação acontece com a estrela, um outro ocorre em seus arredores. O amontoamento de gás e poeira dentro de uma estrutura que chamamos de disco protoplanetário.

Ilustração de um disco protoplanetário. Crédito: NASA

Todo o material que está presente no disco  —  de microscópicas partículas de poeira até alguns grãos  —  começa a se juntar em “coisas maiores”, e essas por suas vezes, atraem ainda mais gás e poeira numa reação em cadeia (massa atrai massa). No final, resulta o que conhecemos como planetas, asteroides, cometas, etc.

Evolução de um Disco Protoplanetário. a) Disco Maciço Alargado b) Disco Estabelecido c) Foto-Evaporação do Disco d) Detritos.         Crédito: astrobites.org

Como já sabemos há algumas décadas, outras estrelas também possuem sistemas planetários  — isso não é verdade para qualquer estrela. Isso é uma ideia antiga. Uma das primeiras pessoas a pensar sobre o assunto foi o filósofo italiano Giordano Bruno. Infelizmente, foi queimado vivo em uma fogueira acusado de heresia em 1600 devido a algumas de suas ideias que desafiavam a autoridade da igreja na época.

Portanto, se existem planetas que orbitam outras estrelas, logo, deve haver vida em alguns destes planetas, não? Bom, sim e não. Não é tão fácil assim. Basta olhar para o nosso sistema planetário que têm oito planetas, alguns planetóides, dezenas de luas, e até hoje só temos informação de vida em um desses corpos celestes, a Terra.

Por esse motivo, se queremos procurar por vida como a nossa no Universo, devemos buscar por exoplanetas que têm características parecidas com o nosso. Se quisermos ser mais conservadores, buscar planetas parecidos em estrelas parecidas com a nossa — chamadas gêmeas solares.

 Os Exoplanetas existem nos mais variados tamanhos, órbitas e composições químicas. Dividimo-os em subgrupos, tentando assim compará-los com os planetas do sistema solar.

Tipos de Exoplanetas

Um exoplaneta pode ser tipado como: Subterrestre (ou sub Terra), Terrestre (ou Terra), Super Terra, Neptuniano ou Jupiteriano. Pode também conter adjetivos ao nome: Hot (quente) ou Cold (frio), fornecendo noção da distância à sua estrela mãe – claro que nesse caso também é levado em conta o tipo da estrela.

Subterrestres: Classificados como sendo terrestres com uma massa de 0,1 até 0,5 massas da Terra.

Terras: Planetas terrestres com 0,5 até 2 massas da Terra.

Super Terras: Planetas terrestres com 2 até 10 massas da Terra.

Neptunianos: Planetas gasosos com 10 até 50 massas da Terra.

Jupiterianos: Planetas gasosos com 50 até 50000 massas da Terra.

Por exemplo, um exoplaneta com 100 massas terrestres que tivesse uma órbita muito próxima de sua estrela seria classificado como Hot Jupiter (Jupiter Quente em português).

Ainda existem outras classificações que levam em conta outras características do planeta, além de sua massa, como: Ice Giants (Gigantes de Gelo), Water Worlds (Mundos de Água), Free Floating Planets (Planetas Errantes – planetas que não orbitam uma estrela, mas sim estão livres pelo universo), Pulsar Planets (Planetas de Pulsares – que orbitam um pulsar), entre outros.

Tudo bem, agora que você sabe que existem vários tipos de exoplanetas eu lhe faço uma pergunta: Como detectamos esses planetas? Não espere simplesmente apontar um telescópio para uma estrela e observar o brilho do planeta a partir da luz refletida da estrela, embora esse seja o meio mais intuitivo de se observar um planeta, seria como tentar enxergar à distância um isqueiro ao lado de um farol para sinalização de navios (embora a tecnologia recente já possibilite esse tipo de detecção). A astronomia desenvolveu alguns outros métodos para fazer esta detecção.

Como Detectar Exoplanetas

O primeiro deles parece até bastante óbvio, entretanto não é tão fácil quanto parece, chamado de método de trânsito.

Modelo de detecção de trânsito planetário. Crédito: NASA

O que se faz é literalmente apontar um telescópio para uma estrela e esperar que algum planeta passe na sua frente. Com isso conseguimos uma curva de brilho que decai conforme o planeta transita o disco estelar. Entretanto para que possamos provar que realmente foi um planeta que causou a alteração de brilho, precisamos detectar o mesmo sinal periodicamente – o quê indica a órbita.

Portanto só detectamos, com esse método, planetas que tem períodos orbitais pequenos, da ordem de alguns dias até alguns meses, caso contrário a pesquisa seria longa demais – imagine uma outra civilização tentando detectar planetas no nosso sistema planetário dessa forma, a partir de Júpiter eles teriam problemas, não é mesmo?. É válido também citar que só podemos detectar o planeta por este método se o sistema planeta-estrela estiver de perfil para nós, caso contrário não teríamos nenhum trânsito planetário.

Outro método utilizado é o chamado: método da velocidade radial. Neste é utilizado o efeito Doppler para a radiação eletromagnética. Assim como o efeito Doppler para o som, que faz com que percebamos uma diferença na frequência do som que é emitido pela fonte, dependendo da velocidade relativa entre você e a fonte. Quando nos aproximamos da fonte percebemos um som mais agudo (maior frequência) e quando nos afastamos mais grave (menor frequência) – efeito que você percebe ao escutar uma ambulância se aproximar e se afastar.

Com a radiação eletromagnética acontece o mesmo, sendo que a mudança que percebemos é na “cor” da estrela, ou mais especificamente no espectro de emissão da mesma. Como a frequência da radiação eletromagnética esta diretamente ligada com a “cor” que percebemos (pelo menos na faixa visível), quando uma estrela se movimenta podemos perceber que sua radiação tem desvios ou para o vermelho (quando se afasta pois têm uma menor frequência) ou para o azul (quando se aproxima pois têm uma maior frequência) – claro que nesse caso vermelho e azul fazem uma analogia com o quê conseguimos enxergar. Esse efeito de deslocamento do espectro de emissão é chamado de Redshift, e dizemos que ele é positivo quando a estrela se afasta e negativo (ou Blueshift) quando ela se aproxima.

O que acontece é que se uma estrela não possui um sistema planetário ela parece ser estática, mas se possui acaba tendo um pequeno movimento de órbita em torno do centro de massa do sistema planetário, isto é, ela descreve um pequeno movimento circular.

Ilustração do funcionamento do efeito Doppler para a radiação eletromagnética para detecção de exoplanetas com o uso da velocidade radial da estrela. Crédito: Las Cumbre Observatory

Claro que esses não são os únicos métodos de detecção, mas são os mais simples de se entender. O que se deve ter em mente é que um único método de detecção não funcionará para qualquer sistema planetário, precisamos de várias ferramentas e alternativas para detectarmos a maior parte desses exoplanetas.

Na segunda parte deste texto, dia 04/07 quarta-feira, falarei mais sobre as zonas de habitabilidade dos sistemas planetários e sobre como a vida pode surgir e até acabar no universo.

Caso queira ter uma noção a mais das características dos exoplanetas já descobertos existem bases de dados online que possibilitam isso, deixarei como referência abaixo.

Fontes e Referências:

https://www.solarsystemquick.com/universe/exoplanets.htm

https://www.nasa.gov/feature/jpl/what-in-the-world-is-an-exoplanet

Base de dados de exoplanetas:

https://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu e http://exoplanets.org

Marco Laversveiler

Graduando de Astronomia pelo Observatório do Valongo da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), interessado principalmente nas áreas de Astrofísica Relativística, Estelar e de Altas Energias.

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