No Sistema Solar, as órbitas dos planetas em torno do Sol, quando vistas de cima, assemelham-se a anéis. Cada planeta, incluindo a Terra, segue um percurso mais ou menos circular, mantendo praticamente a mesma distância ao Sol.

Durante décadas, os astrónomos procuraram saber até que ponto as órbitas circulares do Sistema Solar são raras no Universo. Agora, um novo estudo sugere que esta regularidade orbital é a norma, pelo menos em sistemas com planetas tão pequenos como a Terra.

Num artigo publicado na revista Astrophysical Journal, investigadores do MIT e da Universidade de Aarhus na Dinamarca relatam que 74 exoplanetas, localizados a centenas de anos-luz de distância, têm órbitas aproximadamente circulares em torno das suas estrelas hospedeiras, tal como os planetas do Sistema Solar.

Estes 74 exoplanetas, que orbitam 28 estrelas, são aproximadamente do tamanho da Terra, e as suas trajectórias circulares contrastam grandemente com as dos exoplanetas de maior massa, alguns dos quais orbitam muito perto das suas estrelas antes de serem lançados para longe em órbitas muito excêntricas e alongadas .

"Há vinte anos, só conhecíamos o nosso Sistema Solar, onde tudo era circular e deste modo esperávamos órbitas circulares em toda parte", disse Vincent Van Eylen, estudante do Departamento de Física do MIT. "Depois começamos a encontrar exoplanetas gigantes e, de repente, deparámo-nos com toda uma diversidade de excentricidades, pelo que ficou em aberto a questão de saber se esta diversidade também se aplicava aos planetas mais pequenos. Descobrimos que para os planetas pequenos a órbita circular é provavelmente a norma."

No que diz respeito à procura de vida noutros planetas, Van Eylen diz que isto até são boas notícias. Para ser habitável um planeta tem de ter, entre outros requisitos, aproximadamente o tamanho da Terra – ser suficientemente pequeno e compacto para ser rochoso, e não gasoso. Se um planeta pequeno tiver também uma órbita circular, será ainda mais favorável à vida, pois poderá manter um clima estável durante todo o ano (em contraste, um planeta com uma órbita mais excêntrica pode sofrer oscilações dramáticas no clima, relacionadas com a variação da distância orbital em torno da sua estrela.)

"Se as órbitas excêntricas fossem comuns em planetas habitáveis, seria muito preocupante para a vida, porque teria de comportar uma grande variedade de propriedades climáticas", diz Van Eylen. "Mas a nossa descoberta sugere que provavelmente não precisamos de nos preocupar muito, já que as órbitas circulares parecem ser bastante comuns."

No passado, os investigadores calcularam as excentricidades orbitais de exoplanetas gigantes gasosos usando a velocidade radial - uma técnica que mede o movimento da estrela. Ao orbitar uma estrela, a força gravitacional do planeta arrasta a estrela, fazendo com que ela se mova de forma a reflectir a órbita do planeta. Contudo, esta técnica resulta melhor em planetas maiores, que exercem uma força gravitacional suficiente para ter influência nas suas estrelas.

Os investigadores encontram frequentemente planetas mais pequenos usando o método de detecção por trânsito, no qual estudam a luz emitida por uma estrela em busca de quebras no seu brilho que assinalam a passagem de um planeta à frente da estrela (trânsito) diminuindo momentaneamente a sua luz. De uma maneira geral, este método apenas indica a existência de um planeta, e não a sua órbita. Porém, Van Eylen e o seu colega Simon Albrecht, da Universidade de Aarhus, desenvolveram uma forma de recolher informações orbitais a partir de dados de trânsito estelares.

Começaram por ter em conta que sabendo a massa e o raio de estrela podiam calcular quanto tempo levaria um planeta a orbitá-la, caso a órbita fosse circular. A massa e raio de uma estrela determinam a sua força gravitacional, o que por sua vez influencia a velocidade orbital do planeta em torno da estrela.

Calculando a velocidade orbital de um planeta numa órbita circular poderiam então estimar a duração de um trânsito - o tempo necessário para o planeta passar à frente da estrela. Se o trânsito calculado coincidisse com o trânsito real, os investigadores concluiriam que a órbita do planeta era circular. Se o trânsito fosse mais longo ou mais curto, a órbita deveria ser mais alongada ou excêntrica.

Para obter os dados reais dos trânsitos, a equipa analisou dados recolhidos ao longo dos últimos quatro anos pelo Telescópio Kepler da NASA - o observatório espacial que examina uma área do céu em busca de planetas habitáveis. O telescópio seguiu o brilho de mais de 145 mil estrelas, das quais uma fracção foi caracterizada em detalhe.

A equipa concentrou-se em 28 estrelas, cujas massas e raios foram obtidos anteriormente através de sismologia estelar - uma técnica que mede as pulsações estelares que indicam a massa e o raio de uma estrela.

Estas 28 estrelas albergam sistemas com vários planetas - 74 exoplanetas no total. Os investigadores obtiveram dados do Kepler para cada exoplaneta, examinando não apenas a ocorrência de trânsitos, mas também a sua duração. Dada a massa e o raio das estrelas hospedeiras, a equipa calculou a duração do trânsito de cada planeta caso a sua órbita fosse circular, comparando depois as durações estimadas dos trânsitos com as durações reais a partir de dados do Kepler.

Van Eylen e Albrecht descobriram que as durações estimadas e reais dos trânsitos coincidiam, o que sugeria que todos os 74 exoplanetas mantinham órbitas circulares, não excêntricas.

"Descobrimos que a maior parte praticamente coincidia, o que significa que as órbitas são quase circulares", diz Van Eylen. "Temos praticamente a certeza de que se as grandes excentricidades fossem comuns as teríamos encontrado, o que não aconteceu."

Van Eylen sugere que os resultados orbitais para estes planetas mais pequenos podem eventualmente ajudar a explicar por que razão os planetas maiores têm órbitas mais excêntricas.

"Queremos perceber porque é que alguns exoplanetas têm órbitas tão excêntricas, enquanto noutros casos, como o do Sistema Solar, os planetas têm órbitas maioritariamente circulares", diz Van Eylen. "Esta é uma das primeiras vezes que medimos de forma credível as excentricidades de pequenos planetas, e é emocionante ver que são diferentes das dos planetas gigantes, mas semelhantes às do Sistema Solar."

David Kipping, astrónomo do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, observou que a amostra de Van Eylen, de 74 exoplanetas, é relativamente pequena, considerando as centenas de milhares de estrelas no céu.

"Eu acho que esta evidência de planetas mais pequenos terem órbitas circulares pode ser provisória", diz Kipping, que não esteve envolvido na investigação. "O que nos leva a investigar esta questão com mais detalhe, para podermos confirmar se é realmente uma tendência universal, ou apenas uma característica da pequena amostra estudada."

No que diz respeito ao Sistema Solar, Kipping sugere que com uma maior amostra de sistemas planetários "podemos investigar a excentricidade em função da multiplicidade, e ver se os oito planetas do Sistema Solar são típicos ou não."

Fonte da notícia: http://newsoffice.mit.edu/2015/circular-orbits-small-exoplanets-0601