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Sem Endor à vista: exoluas habitáveis podem ser raras

A possível descoberta de uma lua extrassolar gigante sugere que a nossa pode ser uma anomalia

NASA/JPL-Caltech
Se você está procurando pela lua com florestas de Endor, da saga Star Wars, ou por Pandora, de Avatar, entre exoplanetas, as perspectivas podem não ser promissoras: luas parecidas com a Terra talvez sejam raras, e as que existem poderiam ser mais estranhas do que qualquer um já imaginou.

Utilizando dados do telescópio espacial Kepler, uma dupla de astrônomos da Universidade de Columbia pode ter encontrar o primeiro exemplo de uma “exolua”: um mundo com o tamanho de Netuno, circundando um planeta com massa dez vezes mais que a de Júpiter, o qual está entre cerca de 80 a 90% tão perto de seu Sol quanto a Terra está do nosso. O exoplaneta, apelidado de Kepler 1625 b, está a 4 mil anos-luz na constelação Cygnus. Sua lua (se realmente ela for uma) orbita em uma distância entre 17,2 a 21,2 vezes o raio planetário, ou entre cerca de 1,19 milhões a 1,48 milhões de quilómetros. Do topo das nuvens de Kepler 1625 b, a exolua teria um diâmetro diversas vezes maior do que a Lua cheia vista da Terra.

Encontrar uma lua habitável com o tamanho da Terra teria sido uma sorte, mas é possível que luas com o tamanho de Netuno sejam mais comuns, de acordo com o novo estudo liderado pelos astrofísicos Alex Teachey e David Kipping, da Universidade de Columbia, o qual foi publicado no portal arXiv e submetido à revista científica The Astrophysical Journal. Seus modelos demonstraram que se você visitasse qualquer estrela com um planeta orbitando a distâncias variando entre 100% e 10% da distância entre a Terra e o Sol, há uma chance de cerca de 38% (ou provavelmente menos) de você se deparar com um sistema de planeta e lua similar aos quatro satélites Galileanos de Júpiter (Io, Europa, Ganymede e Callisto), com proporções similares entre os diâmetros das luas e do planeta, e dos raios das órbitas do planeta e de seus satélites.

As estimativas das probabilidades de um planeta em geral variam. Alguns estudos sugerem que as estrelas parecidas com o Sol têm cerca de uma chance em cada 10 de abrigar um planeta parecido com a Terra, por exemplo, enquanto outros dizem ser possível que quase todas as estrelas de sequência principal tenham pelo menos um planeta de algum tipo orbitando-as.

Embora pareça que as luas similares à Terra estejam em minoria, essa pode não ser toda a história. "Eu hesitaria em eliminar [luas como a nossa]", diz Teachey. "Nós olhamos para 284 planetas, mas, na galáxia, estamos falando de centenas de bilhões de planetas. Nossos resultados não descartam esses mundos; eles serão apenas mais raros do que esperávamos."

Para encontrar evidências desses mundos-satélites, Teachey e Kipping primeiro vasculharam 284 objetos no catálogo de candidatos de Kepler, além de exoplanetas confirmados. Eliminaram aqueles com raios orbitais com menos de um décimo do raio da Terra, porque, naquela distância, as luas poderiam não permanecer em órbitas estáveis em torno de seus planetas em escalas de tempo de bilhões de anos. Utilizaram a distância média entre a Terra e o Sol, também conhecida como uma unidade astronômica, como um ponto de corte externo. Com dados de nível populacional, conseguiram calcular as chances de uma lua (e seu gigante de gás) estarem na zona habitável em torno de uma estrela - a região onde pode existir água líquida.

A próxima tarefa foi rastrear uma exolua individual. O telescópio Kepler observa a leve mudança no brilho de uma estrela quando um exoplaneta passa na frente dela, um evento chamado de trânsito. Traçar o brilho da estrela ao longo do tempo gera uma curva de luz em forma de U. Uma exolua produzirá um pequeno mergulho adicional em um ou ambos os lados dessa curva.

Foi assim que Teachey e Kipping encontraram o que acreditam ser a lua Kepler 1625 b. O telescópio pegou cinco trânsitos de exoplanetas; três deles produziram dados úteis - e o terceiro mostrou algo estranho. "A forma do trânsito 3 realmente me desconcertou por um tempo", diz Teachey. As análises dos dados trouxeram os pequenos mergulhos que, eles achavam, mostravam a lua pela qual procuravam. "Se [a lua é] real, talvez não devesse ser terrivelmente surpreendente que a tenhamos visto, uma vez que ela é grande o suficiente para ser detectado como um planeta por direito próprio, ao menos em torno de algumas estrelas. Deveria ser mais fácil detectar as grandes [exoluas]", diz Teachey. Este é um viés básico nas pesquisas de trânsito de exoplanetas: objetos maiores produzirão mudanças maiores no brilho de uma estrela, então é mais provável que o telescópio Kepler detecte grandes planetas ou luas. Outro viés são planetas com órbitas mais curtas. Para ser confirmado como um planeta, um objeto precisa transitar pelo menos duas vezes, mas a missão primária de Kepler só durou quatro anos e meio. No Sistema Solar, Júpiter leva 12 anos para orbitar o Sol. Um Kepler que estivesse sendo operado por alienígenas não conseguiria confirmar a existência do gigante de gás naquela quantidade de tempo, mesmo que tivesse capturado um trânsito.

A próxima questão é como um sistema planetário desses pode ter emergido. Luas podem ser formadas em uma dessas três maneiras: acreção ao redor de um planeta em desenvolvimento, captura pela gravidade de um planeta ou um impacto gigante de um asteroide ou objeto do tamanho de um planeta, que a esculpe a partir de um planeta. O consenso geral entre cientistas planetários é de que é extremamente improvável que a acreção produza luas com mais de dez milésimos da massa de seu planeta hospedeiro. Um satélite maior que isso - como a Lua - provavelmente requer um impacto gigante ou captura.

Demonstrou-se que impactos produzem luas gigantes em nosso Sistema Solar, incluindo a nossa própria Lua. Contudo, René Heller, astrofísico do Instituto Max Planck para Pesquisas do Sistema Solar, o qual não esteve envolvido com o estudo, diz que não tem certeza se isso é aplicável ao caso do candidato a exolua recentemente descoberto. Um par de protoplanetas gelados ou rochosos, formando-se em alguma espécie de largo sistema binário no qual se orbitam mutuamente, parece mais provável. "Dito isso, nunca vi um estudo que investigasse tal possibilidade", ele diz. "Então, pode ser impossível. De qualquer forma, se esta gigantesca exolua fosse confirmada, ela poderia exigir um modelo completamente novo para como as luas podem se formar".

Se exoluas existem, esta ainda é uma questão em aberto. Teachey e Kipping planejam observar o sistema com o telescópio espacial Hubble a partir de outubro. Enquanto isso, astrônomos que não fazem parte do trabalho aconselham cautela: Eric Agol, da Universidade de Washington, observa que a confiança da equipe em seus resultados é baseada em premissas que podem não se manter; o brilho das estrelas pode flutuar ligeiramente e criar falsos positivos. "O caminho para [confirmar] é precisamente o que eles se propuseram a fazer: acompanhar observações com outros telescópios", ele diz.

Tomer Holczer, ex-pesquisador de exoplanetas na Universidade de Tel Aviv, diz que provavelmente há uma ampla variedade de luas lá fora. “Não acho que haja dúvidas de que existam [exoluas] ”, mas sim quando a sua raridade, sua distribuição de tamanho, os tipos de planetas os quais elas orbitam e assim por diante, segundo ele.

Teachey, por sua vez, não quer especular muito sobre a natureza de uma lua ainda desconhecida. “Vamos confirmar isso primeiro e, então, podemos deixar os teóricos descobrirem como ela chegou até lá.”

Jesse Emspak
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