Roman não deve encontrar planetas como os de TRAPPIST-1 usando microlente gravitacional.
O sistema TRAPPIST-1 reúne sete planetas rochosos em órbitas muito próximas de uma estrela pequena e fria, a cerca de 40 anos-luz da Terra. Essa configuração compacta pode ser difícil de detectar por microlente gravitacional, uma técnica que deverá ser usada pelo futuro telescópio espacial Nancy Grace Roman. Um estudo recente calcula que, mesmo somados, os sinais dos sete planetas seriam fracos demais para serem identificados por esse método em um cenário típico de observação do Roman.
Como a microlente gravitacional revela planetas
A microlente ocorre quando uma estrela passa quase exatamente diante de outra, mais distante, do ponto de vista da Terra. A gravidade da estrela em primeiro plano curva e amplia temporariamente a luz da estrela de fundo. Se houver planetas orbitando o astro que atua como lente, eles podem provocar pequenas alterações adicionais nesse brilho.
O efeito permite encontrar planetas que não precisam emitir luz própria nem passar diretamente diante de suas estrelas. A técnica é especialmente sensível a mundos que orbitam a distâncias maiores de suas estrelas. Já planetas muito próximos podem ficar fora da região em que a lente gravitacional produz os sinais mais fáceis de perceber.
O Roman, da NASA, deverá monitorar milhões de estrelas na direção do centro da Via Láctea. Seu levantamento de microlentes foi projetado para ampliar a busca por planetas em regiões da galáxia e faixas de massa difíceis de estudar com outros métodos. Isso não significa, porém, que o telescópio será igualmente sensível a todas as arquiteturas planetárias.
Sete sinais que quase não se somam
No trabalho, o pesquisador Stephen R. Kane calculou os sinais que cada um dos sete planetas de TRAPPIST-1 poderia produzir caso o sistema atuasse como lente diante de uma estrela distante. Depois, avaliou também o efeito combinado dos planetas, levando em conta a posição do sistema em relação à região de maior sensibilidade da microlente.
No cenário usado como referência, a estrela-lente teria cerca de 9% da massa do Sol e estaria a aproximadamente 4 mil parsecs — cerca de 13 mil anos-luz — de distância. As órbitas dos planetas ficariam muito dentro da chamada zona de lente. Por isso, as pequenas perturbações gravitacionais produzidas por eles seriam difíceis de separar do sinal principal da estrela.
Mesmo supondo uma precisão fotométrica de um milimagnitude, o sinal combinado calculado ficou cerca de 100 mil vezes abaixo do limiar convencional de detecção. O estudo conclui que o Roman não deve detectar um sistema compacto como TRAPPIST-1 por microlente em condições típicas. Isso é uma previsão baseada em simulações, não uma observação do sistema pelo Roman.
Trânsitos enxergam outra parte da população
O resultado não significa que o Roman será incapaz de estudar planetas em sistemas compactos. A diferença está no método. Durante um trânsito, um planeta passa diante de sua própria estrela e causa uma pequena redução em seu brilho. A microlente, por sua vez, depende do alinhamento casual entre uma estrela distante, a estrela que funciona como lente e seus planetas.
Como os planetas de TRAPPIST-1 orbitam perto da estrela, o sistema é favorável a observações de trânsitos quando sua orientação permite que os planetas passem diante dela. O artigo aponta que o canal de trânsitos do Roman poderá detectar sistemas desse tipo em grande número nos campos observados, embora a análise apresentada não seja uma detecção real de TRAPPIST-1 pelo telescópio.
A diferença entre os métodos importa para interpretar os censos de planetas da galáxia. Se uma técnica é muito menos sensível a certos tipos de sistema, os resultados obtidos por ela não representam necessariamente todas as populações planetárias com a mesma facilidade. Nesse caso, sistemas compactos em torno de estrelas pequenas podem ficar sub-representados em buscas por microlente.
Uma fronteira para o levantamento do Roman
O estudo não questiona a capacidade geral da microlente nem o potencial científico do Roman. Ele delimita uma região de menor sensibilidade: sistemas cujos planetas estão muito próximos de estrelas de baixa massa. Também mostra que somar os efeitos de vários planetas não garante um sinal detectável quando todos estão muito afastados da zona mais favorável da lente.
O artigo foi aceito para publicação na revista Publications of the Astronomical Society of the Pacific (PASP) e está disponível no arXiv. Seus resultados ajudam a planejar como combinar diferentes técnicas para construir um retrato mais completo dos planetas da Via Láctea.
Fontes