Declaração de objetivos e descobertas

“Este marco representa décadas de exploração cósmica impulsionada por telescópios espaciais da NASA — uma exploração que mudou completamente a forma como a humanidade vê o céu noturno,” disse Shawn Domagal-Goldman, diretor interino da Divisão de Astrofísica da NASA em Washington. “Passo a passo, desde a descoberta até a caracterização, as missões da NASA construíram a base para responder a uma questão fundamental: Estamos sozinhos? Agora, com nosso próximo Telescópio Espacial Nancy Grace Roman e o Observatório de Mundos Habitáveis, a América liderará o próximo grande salto — estudando mundos como o nosso ao redor de estrelas como o nosso Sol. Essa é a engenhosidade americana e uma promessa de descobertas que nos une a todos.”

Este marco chega 30 anos após o primeiro exoplaneta ser descoberto ao redor de uma estrela semelhante ao Sol, em 1995. (Antes disso, alguns planetas haviam sido identificados ao redor de estrelas que queimaram todo seu combustível e colapsaram.) Embora os pesquisadores acreditem que existam bilhões de planetas na galáxia Via Láctea, encontrá-los ainda é um desafio. Além de descobrir muitos planetas individuais com características fascinantes à medida que o número total de exoplanetas conhecidos aumenta, os cientistas podem ver como a população planetária geral se compara com os planetas do nosso próprio sistema solar.

Por exemplo, enquanto nosso sistema solar abriga um número igual de planetas rochosos e gigantes, os planetas rochosos parecem ser mais comuns no universo. Pesquisadores também encontraram uma variedade de planetas completamente diferentes dos que estão em nosso sistema solar. Existem planetas do tamanho de Júpiter que orbitam mais perto de sua estrela mãe do que Mercúrio orbita o Sol; planetas que orbitam duas estrelas, nenhuma estrela e estrelas mortas; planetas cobertos de lava; alguns com a densidade do isopor; e outros com nuvens feitas de gemas.

“Cada um dos diferentes tipos de planetas que descobrimos nos dá informações sobre as condições sob as quais os planetas podem se formar e, em última análise, quão comuns planetas como a Terra podem ser e onde devemos estar procurando por eles,” disse Dawn Gelino, chefe do Programa de Exploração de Exoplanetas da NASA (ExEP), localizado no Laboratório de Propulsão a Jato da agência na Califórnia do Sul. “Se queremos descobrir se estamos sozinhos no universo, todo esse conhecimento é essencial.”

Buscando outros mundos

Menos de 100 exoplanetas foram diretamente fotografados, pois a maioria dos planetas é tão fraca que se perde na luz de sua estrela mãe. Os outros quatro métodos de detecção de planetas são indiretos. Com o método de trânsito, por exemplo, os astrônomos observam um estrela diminuir de brilho por um curto período enquanto um planeta em órbita passa na frente dela.

Para levar em conta a possibilidade de que algo além de um exoplaneta seja responsável por um sinal específico, a maioria dos candidatos a exoplanetas deve ser confirmada por observações adicionais, geralmente usando um telescópio diferente, e isso leva tempo. É por isso que há uma longa lista de candidatos no Arquivo de Exoplanetas da NASA (hospedado pelo NExScI) aguardando confirmação.

“Precisamos realmente de toda a comunidade trabalhando junta se queremos maximizar nossos investimentos nessas missões que estão produzindo novos candidatos a exoplanetas,” disse Aurora Kesseli, a vice-líder científica do Arquivo de Exoplanetas da NASA no IPAC. “Uma grande parte do que fazemos no NExScI é construir ferramentas que ajudam a comunidade a transformar planetas candidatos em planetas confirmados.”

A taxa de descobertas de exoplanetas acelerou nos últimos anos (o banco de dados atingiu 5.000 exoplanetas confirmados apenas três anos atrás), e essa tendência parece provável de continuar. Kesseli e seus colegas antecipam receber milhares de candidatos adicionais a exoplanetas da missão Gaia da ESA (Agência Espacial Europeia), que encontra planetas por meio de uma técnica chamada astrometria, e do próximo Telescópio Espacial Nancy Grace Roman, que descobrirá milhares de novos exoplanetas principalmente por meio de uma técnica chamada microlentidão gravitacional.

Futuros exoplanetas

Na NASA, o futuro da ciência dos exoplanetas enfatizará a busca por planetas rochosos semelhantes à Terra e o estudo de suas atmosferas em busca de biossinais — qualquer característica, elemento, molécula, substância ou recurso que possa ser usado como evidência de vida passada ou presente. O Telescópio Espacial James Webb da NASA já analisou a química de mais de 100 atmosferas de exoplanetas.

Mas estudar as atmosferas de planetas do tamanho e temperatura da Terra exigirá novas tecnologias. Especificamente, os cientistas precisam de melhores ferramentas para bloquear o ofuscamento da estrela que um planeta orbita. No caso de um planeta semelhante à Terra, o brilho seria significativo: O Sol é cerca de 10 bilhões de vezes mais brilhante que a Terra — o que seria mais do que suficiente para ofuscar a luz do nosso planeta natal se vista por um observador distante.

A NASA tem duas iniciativas principais para tentar superar esse obstáculo. O telescópio Roman terá um instrumento de demonstração de tecnologia chamado Coronógrafo Roman que testará novas tecnologias para bloquear a luz estelar e tornar planetas tênues visíveis. Em seu desempenho máximo, o coronógrafo deve ser capaz de fotografar diretamente um planeta do tamanho e temperatura de Júpiter orbitando uma estrela como o nosso Sol, e a uma distância semelhante dessa estrela. Com sua pesquisa de microlentidão e observações coronográficas, o Roman revelará novos detalhes sobre a diversidade dos sistemas planetários, mostrando quão comuns sistemas solares como o nosso podem ser através da galáxia.

Avanços adicionais na tecnologia de coronógrafos serão necessários para construir um coronógrafo que possa detectar um planeta como a Terra. A NASA está trabalhando em um conceito para tal missão, atualmente chamada de Observatório de Mundos Habitáveis.

Mais sobre ExEP, NExScI

O Programa de Exploração de Exoplanetas da NASA é responsável pela implementação dos planos da agência para a descoberta e compreensão de sistemas planetários ao redor de estrelas próximas. Ele atua como um ponto focal para a ciência e tecnologia de exoplanetas e integra estratégias coesas para futuras descobertas. O centro de operações e análise científica do ExEP é o NExScI, com sede no IPAC, um centro de ciência e dados para astrofísica e ciência planetária no Caltech. O JPL é gerenciado pelo Caltech para a NASA.