Astrónomos determinam a massa de planetas em torno de um pulsar

2003-06-17

Diagrama de um pulsar. Os pulsares são estrelas de neutrões que rodam muito rapidamente. O desalinhamento entre o eixo de rotação da estrela e os seus pólos magnéticos dá origem aos \"pulsos\" de radiação.
Em 1990, foram descobertos os primeiros planetas
planeta
Um planeta é um objecto que se forma no disco que circunda uma estrela em formação e cuja massa é superior à de Plutão (1/500 da massa da Terra) e inferior a 10 vezes a massa de Júpiter. Ao contrário das estrelas, os planetas não produzem luz, apenas reflectem a luz da estrela que orbitam.
à volta de uma estrela
estrela
Uma estrela é um objecto celeste gasoso que gera energia no seu núcleo através de reacções de fusão nuclear. Para que tal possa suceder, é necessário que o objecto possua uma massa superior a 8% da massa do Sol. Existem vários tipos de estrelas, de acordo com as suas temperaturas efectivas, cores, idades e composição química.
que não o Sol
Sol
O Sol é a estrela nossa vizinha, que se encontra no centro do Sistema Solar. Trata-se de uma estrela anã adulta (dita da sequência principal) de classe espectral G. A temperatura na sua superfície é aproximadamente 5800 graus centígrados e o seu raio atinge os 700 mil quilómetros.
- os planetas que orbitam o pulsar PSR B1257+12. M. Konacki (Instituto de Tecnologia da Califórnia, EUA) e A. Wolszczan (Universidade Estatal da Pensilvânia, EUA) anunciaram no último encontro da Sociedade Americana de Astronomia que mediram com sucesso a massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
de dois dos três planetas que orbitam este pulsar. Os planetas têm 4,3 e 3,0 vezes a massa da Terra, com um erro de 5%. É a primeira vez que se conhece a massa de planetas dum pulsar.

PSR B1257+12 encontra-se a 1500 anos-luz
ano-luz (al)
O ano-luz (al) é uma unidade de distância igual a 9,467305 x 1012 km, que corresponde à distância percorrida pela luz, no vácuo, durante um ano.
de nós, na constelação
constelação
Designa-se por constelação cada uma das 88 regiões em que se divide a abóbada celeste, por convenção de 1922.
da Virgem. Os pulsares são estrelas de neutrões
estrela de neutrões
Uma estrela de neutrões é o remanescente de uma estrela de massa elevada que explodiu como supernova. Trata-se de um objecto muito compacto constituído essencialmente por neutrões, com apenas cerca de 10 a 20 km de diâmetro, uma densidade média entre 1013 e 1015 g/cm3, uma temperatura central de 109 graus e um intenso campo magnético de 1012 gauss.
que giram muito rapidamente, emitindo radiação
radiação electromagnética
A radiação electromagnética, ou luz, pode ser considerada como composta por partículas (os fotões) ou ondas. As suas propriedades dependem do comprimento de onda: ondas ou fotões com comprimentos de onda mais longos traduzem radiação menos energética. A radiação electromagnética, ou luz, é usualmente descrita como um conjunto de bandas de radiação, como por exemplo o infravermelho, o rádio ou os raios-X.
rádio
rádio
O rádio é a banda do espectro electromagnético de maior comprimento de onda (menor frequência) e cobre a gama de comprimentos de onda superiores a 0,85 milímetros. O domínio do rádio divide-se no submilímetro, milímetro, microondas e rádio.
sob a forma de pulsos cujos períodos são muito curtos. As estrelas de neutrões
neutrão
Partícula que, juntamente com o protão, constitui os núcleos atómicos. Exceptuando o hidrogénio, todos os átomos têm neutrões, e é o número de neutrões que determina o isótopo de determinado elemento químico. Os neutrões têm carga eléctrica neutra. Os neutrões são formados por três quarks (dois "d" e um "u"), são bariões (e hadrões) e o seu spin é um número semi-inteiro. Os neutrões livres declinam por decaímento beta, com um tempo de semi-vida de 10,8 minutos, originando um protão, um electrão e um neutrino. No núcleo atómico, o neutrão é tão estável quanto o protão.
, muito compactas e densas, são o que sobra da explosão de uma supernova
supernova
Uma supernova é a explosão de uma estrela no final da sua vida. As explosões de supernova são de tal forma violentas e luminosas que o seu brilho pode ultrapassar o brilho de uma galáxia inteira. Existem dois tipos principais de supernova: as supernovas Tipo Ia, que resultam da explosão duma estrela anã branca que, no seio de um sistema binário, rouba matéria da estrela companheira até a sua massa atingir o limite de Chandrasekhar e então colapsa; e as supernovas Tipo II, que resultam da explosão de uma estrela isolada de massa elevada (com massa superior a cerca de 4 vezes a massa do Sol) que esgotou o seu combustível nuclear e expeliu as suas camadas externas, restando apenas um objecto compacto (uma estrela de neutrões ou um buraco negro).
que marca a morte de uma estrela de massa elevada.

As órbitas
órbita
A órbita de um corpo em movimento é a trajectória que o corpo percorre no espaço.
dos dois planetas cujas massas foram medidas encontram-se praticamente no mesmo plano. Se o terceiro planeta for coplanar com estes, terá cerca do dobro da massa da Lua
Lua
A Lua é o único satélite natural da Terra.
. O facto dos planos orbitais serem coincidentes é um argumento forte a favor da ideia de que os planetas evoluíram a partir de um disco de matéria que circundava o pulsar, da mesma forma que se pensa que evoluem os planetas à volta de estrelas como o Sol.

O espaçamento entre as órbitas dos três planetas do pulsar é quase na mesma proporção que o espaçamento entre Mercúrio
Mercúrio
Mercúrio é o planeta mais próximo do Sol. É o mais pequeno dos planetas rochosos, com um diâmetro cerca de 40% menor do que o da Terra.
, Vénus
Vénus
É o segundo planeta mais próximo do Sol. Em termos de dimensões e massa é muito semelhante à Terra. A sua caracteristica mais marcante é possuir uma atmosfera de CO2 muito densa e um efeito de estufa muito intenso.
e a Terra, de forma que constituem um sistema planetário surpreendentemente parecido com o Sistema Solar
Sistema Solar
O Sistema Solar é constituído pelo Sol e por todos os objectos que lhe estão gravitacionalmente ligados: planetas e suas luas, asteróides, cometas, material interplanetário.
interior. Mais até do que qualquer outro sistema planetário extra-solar até agora descoberto, indicando que a formação de planetas é mais universal do que se pensava.

O método utilizado por estes astrónomos consiste em medir com precisão as variações causadas pelos planetas no tempo de chegada dos pulsos do pulsar. A periodicidade dos pulsares de milissegundo permite a procura de planetas em órbita de um pulsar. Essencialmente, o objecto que orbita induz um movimento reflexo no pulsar, originando uma perturbação no tempo de chegada do pulso. Contudo, este método só é sensível aos movimentos estelares ao longo da direcção da linha de visão e por isso só mede o movimento do planeta nessa direcção, não permitindo determinar o verdadeiro tamanho da órbita.

No caso de PSR 1257+12, já se sabia que os períodos orbitais dos seus dois planetas maiores são de 66,5 e 98,2 dias. Esta quase-ressonância de proporção 3:2 provoca uma magnitude e padrão de perturbação no pulsar que depende da orientação mútua das órbitas planetárias e das massas dos planetas. Assim, a medição dos tempos dos pulsos deve, em princípio, permitir extrair informação sobre estas propriedades.

Konacki e Wolszczan aplicaram os cálculos da interacção da ressonância às observações das pulsações de PSR 1257+12 realizadas entre 1990 e 2003 com o radiotelescópio de 305 metros de diâmetro de Arecibo, no Porto Rico, que têm uma precisão de microssegundo. Num artigo aceite pela revista The Astrophysical Journal Letters, estes investigadores demonstram que a assinatura da perturbação causada pelos planetas é detectável nos tempos medidos e é suficientemente grande para se obterem estimativas precisas das massas destes dois planetas.

Os resultados obtidos afastam a possibilidade dos planetas possuírem massas muito maiores, o que seria o caso se o plano das suas órbitas estivesse orientado no céu mais de frente para nós. Este trabalho representa a primeira identificação sem ambiguidades de planetas do tamanho da Terra, criados num disco protoplanetário que não o Sistema Solar. A semelhança entre este sistema planetário, à volta de um pulsar, e o nosso Sistema Solar interior irá certamente influenciar as buscas de exoplanetas
planeta extra-solar
Um planeta extra-solar é um planeta que não orbita o nosso Sol.
semelhantes à Terra.

Fonte da notícia: http://atcaltech.caltech.edu/tech-today/subpage.tcl?story_id=9181