Microlentes Gravitacionais

Hoje passaremos em revista um método com uma abordagem bastante diferente de todos os outros. Este usa a relatividade geral de Einstein para detectar astros de massa planetaria.

Se observarmos um objecto emissor de luz e um corpo passar tangente a nossa linha de visão, a luz proveniente do objecto de fundo é deflectida pelo campo gravitacional do segundo astro. Como resultado a imagem de fundo é distorcida e ampliada, dando origem ao termo de lente gravitacional. Este fenomeno, discutido por Einstein em 1915, tem sido utilizado para detectar objectos com pouca ou nenhuma luminosidade, como é o caso da famosa matéria negra. Um exemplo claro é esta imagem do Hubble na qual as galaxias centrais aparecem fortemente distorcidas por acção do campo gravitacional da matéria negra.


Esta ideia foi aplicada a busca de planetas extrasolares. Ja vimos que se uma estrela passa proximo do feixe de luz que a nos chega vindo de um objecto de fundo, a luz é deflectida. Se esta estrela for acompanhada por um planeta, a massa deste provocara um evento de amplificação/deflexão secundario. Este fenomeno é a chamada Microlente Gravitacional e tem como efeito a criação de maximos ou minimos locais na curva de amplificação estelar. A precisão dos instrumentos actuais é tal que a detecção de tais sinais é possivel, indicando-nos a presença de um planeta.

Simulação duma amplificação principal (a t0) e 8 amplificações secundarias num sistema com 8 planetas. Presente em Pacynski (1996).

No entanto este metodo, se bem que bastante interessante, apresenta algumas desvantagens. A primeira é que uma dada curva de amplificação pode corresponder a varias configurações orbitais; a determinação dos parametros do sistema corresponde a configuração mais provavel (mas existe uma certa liberdade). A segunda é que o evento não é repetivel. Estes ocorrem segundo uma escala de tempo de algumas horas e existe uma probabilidade extremamente baixa de poder repetir a observação para o mesmo sistema numa configuração favoravel.
Ainda assim este metodo é atractivo devido a permitir a detecção de planetas de muito baixa massa, como foi o caso de OGLE-2005-BLG-390Lb, de 5.5 vezes a massa da Terra. Outro é de que a não detecção de sinais planetarios em extensivas campanhas de observação nos permite impor limites por excesso quanto a presença de planetas na nossa Galaxia. Passaremos em revista este e outros pontos quando discutirmos as propriedades estatisticas dos planetas.

Até em breve!

Pedro

Cronometria de Pulsares

Olas a todos! Lamento o atraso, mas depois das férias fui assolado por uma quantidade enorme de tarefas a retomar. E como a minha organização ainda não comporta tal, la ficaram varias coisas para tras, de entre as quais o blog. Mea culpa. Hoje retomaremos os posts com um método de detecção tao exotico quanto as suas presas: a cronometria de pulsares.

Comecemos por compreender o que são pulsares. Uma estrela massiva termina a sua vida quando esgota a energia nuclear que tem disponivel. Como estrelas de diferentes massas podem queimar elementos de natureza diferente (como vimos num dos primeiros posts), as estrelas podem terminar a sua existência com elementos diferentes e de maneira diferente. Uma delas é a chamada estrela de neutrões, uma estrela que foi despojada das suas camadas exteriores por uma violenta explosão em supernova. Estes objectos sao o estagio final de estrelas com massa 4 a 8 vezes a do Sol. Nos mesmos a forca da gravidade deixa de ser compensada pela pressão proveniente do movimento atomico. A materia comprime-se originando uma esfera cujo raio tem algumas dezenas de quilometros e uma enorme densidade.
Se bem que esta imagem é sucinta e carece de bastantes detalhes, fica aqui a ideia global. Para uma pagina dedicada ao tema, recomenda-se a Wikipedia.

Estes corpos possuem uma rotação extremamente rapida, frequentemente da ordem dos milésimos de segundo, e um fortissimo campo magnético associado. A pouca materia carregada (e.g. electrões e protões) que consegue escapar da superficie da estrela fa-lo através do eixo magnético norte-sul, onde a deflexão magnética é nula. No entanto, pode ocorrer que o eixo norte-sul não esteja alinhado com o eixo de rotação. Quando tal acontece, as particulas carregadas que escapam em feixes de luz varrem o espaco circundante, criando um autentico farol cosmico!

(Copyright Alex Wolszczan )

Nos na Terra conseguimos detectar tais emissões, e a elevada cadência das mesmas foi desde cedo alvo de bastante especulação, antes de se compreender o mecanismo que as originava. Alguns cientistas defendiam que algo tao rapido e metodicamente constante nao podia ter causas naturais e seria um sinal proveniente de uma civilização extraterrestre!

Consideremos agora que um planeta orbita em torno de um pulsar. A movimentação do pulsar em torno do seu centro de massa (tal como numa estrela "standard") provoca uma alteração na regularidade com a qual os pulsos são enviados. Uma cuidada analise de sinal permite detectar as variações no tempo de chegada do pulso - que são neste caso da ordem do milisegundo - e inferir as massas dos planetas, tal como no Método das Velocidades Radiais.

(Copyright Alex Wolszczan )

A questão que permanece é a de qual a verdadeira natureza destes planetas. Sera que eles sobreviveram a explosão da supernova? Tal parece muito pouco provavel, dada a enorme libertação de energia aquando do evento. Caso contrario, estes planetas terão que se ter formado a partir do material ejectado pela estrela e não do disco proto-estelar, como os "planetas comuns". Dai a distinção entre planetas vulgares e "planetas de pulsar".

Mas muito ainda ha a discutir em torno da formação de planetas. Este assunto sera abordado em profundidade mais tarde. Até la, ainda passaremos mais 2 ou 3 posts em torno dos métodos de detecção.

Um abraço e até a proxima (que desta vez esta proxima),

Pedro