OVL111_7m_2014

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Introdução à Astronomia
Aula 07
OVL 111
Helio J. Rocha-Pinto
2012
Modificações: Paulo Lopes
 
 
Dados gerais
● O maior planeta do Sistema Solar é Júpiter (MJ = 
318MTerra; MSOL = 1047MJ).
● Planetas são corpos que orbitam estrelas 
(definição) e não têm reações nucleares.
● Objetos com M ≳ 70MJ são chamados estrelas.
● Entre ~12MJ e 70MJ temos estrelas anãs.
● Objetos com ≲ 12MJ orbitando uma estrela são 
chamados planetas.
● Note que os limites acima não são precisos.
 
Sistemas Planetários Extrassolares
● A partir de 1995, diversos planetas começaram a ser 
encontrados ao redor de outras estrelas.
● Diversas técnicas vem sendo empregadas na 
descoberta desses planetas. A maioria dessas trabalha 
no limite da detectabilidade, em conjunto com o 
aperfeiçoamento de novas técnicas observacionais.
● Atualmente se conhece 1692 exoplanetas (em torno de 
1024 estrelas) e 441 sistemas multiplanetários 
extrassolares; além de 3845 candidatos a exoplanetas.
● Quatro planetas desgarrados (ou flutuantes) são 
conhecidos até o momento.
 
Sistemas Planetários Extrassolares
● O número de 1692 exoplanetas confirmados foi 
alcançado recentemente, com a adição de 715 novos 
planetas em 26 de fevereiro de 2014!!! (resultados da 
missão KEPLER).
● Estes objetos orbitam 305 estrelas.
● Mais de 95% destes planetas são menores que Netuno 
(que é ~4x maior que a Terra).
● Representa um aumento significativo no número de 
planetas terrestres.
● Anteriormente a verificação de exoplanetas era feita um 
por um. Agora uma técnica estatística (verificação por 
multiplicidade) pode ser aplicada a vários planetas de uma 
vez, quando eles estão em torno de uma mesma estrela.
 
Detecção de Sistemas Extrassolares
Efeito Doppler
● O método espectroscópico busca 
encontrar o movimento da estrela 
central em torno do centro de 
massa do sistema a partir de 
variações de velocidade radial. As 
variações de velocidade radial 
buscadas estão em torno de 50 a 
1 m/s.
● É até o momento (até o mês 
passado), o método mais 
produtivo para a descoberta de 
planetas. É um método 
independente de distância, mas 
dependente de alta precisão de 
espectroscópios, requerendo 
dados com altíssima razão sinal-
ruído. 
• Permite encontrar com facilidade jupíteres quentes, mas requer décadas de 
observação para encontrar jupíteres semelhantes ao do sistema solar. 
• Tem a desvantagem de só permitir a estimativa da massa mínima para o planeta. 
 
 
Upsilon Andromedae
 
Upsilon Andromedae
● Mesmo quando menos 
esperamos, os dados 
apresentam situações 
estranhas. Em 2011, 
descobriu-se que este 
sistema não apresenta 
órbitas planetárias 
coplanares, destoando 
completamente do 
nosso.
 
Upsilon Andromedae
 
Detecção de Sistemas Extrassolares
Astrometria
● A presença de planetas faz com que a estrela 
central gire em torno do centro de massa do 
sistema planetário. Portanto, oscilações na posição 
precisa da estrela podem indicar companheiros 
invisíveis.
• Diversas tentativas de aplicar 
essa técnica nos anos 50 e 60 
foram infrutíferas. Contudo, em 
2002, o HST conseguiu medir a 
oscilação na posição de Gliese 
876.
 
Detecção de Sistemas Extrassolares
Trânsitos planetários
● A passagem de um planeta diante 
do disco estelar causa uma perda 
momentânea de parte da luz da 
estrela que é observada da Terra. 
● O monitoramento de inúmeras 
estrelas em campos estelares 
ricos, permite estimar o raio do 
exoplaneta.
● Possui a desvantagem de só ser 
aplicável a sistemas planetários 
cujo plano orbital se alinhe com a 
linha de visada do observador.
● Permite o estudo da atmosfera do 
planeta, a partir de 
espectroscopia diferencial.
 
Detecção de Sistemas Extrassolares
Imageamento direto
● Planetas são fontes de luz muito débeis 
comparados às suas estrelas. Em geral, é 
impossível detectá-los diretamente. 
● Todavia, planetas gasosos gigantes em 
órbitas distantes em torno de estrelas de 
baixa temperatura podem ser observados 
a partir de técnicas atuais de 
imageamento no infravermelho.
Três planetas gigantes encontrados em torno de HR 8799, em 2008
 
The three known planets of 
the star HR8799, as 
imaged by the Hale 
Telescope. The light from 
the central star was 
blanked out by a vector 
vortex coronagraph.
 
Detecção de Sistemas Extrassolares
Microlenteamento
● Microlenteamento gravitacional ocorre 
quando o campo gravitacional de uma 
estrela age como lente, magnificando a 
luz de uma estrela distante ao fundo. 
Este efeito ocorre quando ambas 
estejam exatamente alinhadas. 
• Eventos deste gênero duram poucas semanas ou dias. Mais de 
100 eventos assim foram observados nos últimos 10 anos.
• Se a estrela-lente possui um planeta, o campo gravitacional deste 
produz mudanças detectáveis na curva de luz do fenômeno. 
• Quatro planetas extrassolares foram confirmados através desse 
método. 
• Uma desvantagem do método é que o efeito não pode ser 
reproduzido. Com isso, planetas eventualmente detectados não 
serão reobservados. 
 
Propriedades Orbitais dos Exoplanetas
 
Propriedades Orbitais dos Exoplanetas
 
Detecções de Exoplanetas
 
Propriedades Orbitais dos Exoplanetas
 
Propriedades Orbitais dos Exoplanetas
 
Propriedades Orbitais dos Exoplanetas
 
Exemplos de órbitas planetárias
● A maioria dos 
exoplanetas encontrados 
até o momento 
apresentam órbita 
bastante excêntrica, em 
contraste com os 
planetas do sistema 
solar.
● Até que ponto nosso 
Sistema Solar é típico ou 
é uma exceção?
 
Jovianos quentes (pegasídeos)
● Os primeiros exoplanetas encontrados foram gigantes 
gasosos que orbitavam em torno da estrela central em 
órbitas intramercurianas excêntricas. A presença de 
mundos enormes tão próximos das estrelas centrais era 
considerada incompatível com as teorias de formação 
planetária. 
• Todavia, as observações 
mostraram que o número 
destes “jovianos quentes” é 
consideravelmente alto. As 
teorias de formação planetária 
foram revistas para explicar 
esse fenômeno através da 
migração planetária. 
 
Alguns planetas extrassolares
 51 Pegasi b (Belerofonte )
● Primeiro exoplaneta a ser descoberto em 
torno de uma estrela solar. Revoluciona em 
torno da estrela a cada 4 dias terrestres, 
situando-se mais próximo de 51 Pegasi do 
que Mercúrio está do Sol. 
● Temperatura ~ 1000 °C
● Massa ~ metade da massa de Júpiter
● Embora esteja muito próximo da estrela 
central, sua atmosfera não foi varrida pelo 
vento estelar, devido à massa do planeta 
ser consideravelmente grande. 
● 51 Pegasi b provavelmente possui um raio 
maior do que o de Júpiter. A atmosfera 
superaquecida deve ter inchado e formado 
uma camada tênue, mas espessa ao redor 
do planeta. Abaixo desta, os gases ainda 
estariam tão quentes que fariam o planeta 
fulgurar na luz vermelha. Nuvens de 
silicatos devem existir na atmosfera.
● O planeta está em sincronia mareal com a 
estrela.
 
Alguns planetas extrassolares
 HD 209458 b (Osíris)
● Primeiro exoplaneta descoberto 
através de trânsitos. 
● Possui um albedo menor do que 
30%, o que o faz parecer muito 
escuro. Júpiter, por exemplo, tem um 
albedo de 52%. Isso sugere que HD 
209458 b pode não possuir uma 
cobertura de nuvens, contrário ao 
que se espera de planetas gasosos. 
● É envolto por um halo elipsoidal de 
H, C e O, que chega à temperatura 
de 10000 K. Nesta temperatura, um 
grande número de átomos 
escapariam do planeta. A taxa de 
perda de massa é 1-5×108 kg de H 
por segundo. Átomos mais pesados 
(O e C) são arrancados do planeta 
pelo intenso “arraste hidrodinâmico” 
criadopela atmosfera evaporante. A 
cauda de H que o planeta possui 
estende-se por 200000 km.
 
Alguns planetas extrassolares
PSR B1620-26 c (Matusalém), o mais velho exoplaneta conhecido
● “Matusalém” está localizado no aglomerado globular M4, distante 
cerca de 2.14 kpc à Terra. Único planeta conhecido que orbita em 
torno de um par binário; uma das estrelas do par é um pulsar, e a 
outra é uma anã branca. O planeta possui duas vezes mais massa 
que Júpiter e tem cerca de 13 Ga.
● Foi descoberto a partir de variações nas pulsações do pulsar.
 
Alguns planetas extrassolares
TrES-4 (Fluffy/puffy planet, “planeta fofinho/inchado”)
● Massa ~ 0.84 massas 
jupiterianas
● É um gigante gasoso, 
composto 
predominantemente por 
H e He. 
● Possui a menor densidade 
já encontrada em um 
planeta (1/4 da 
densidade da água). 
• Seu raio mede 1.674 raios jupiterianos, 
consideravelmente maior do que os modelos 
teóricos predizem. Isto indica uma fonte de calor 
adicional no interior do planeta, possivelmente 
aquecimento mareal. 
 
Alguns planetas extrassolares
OGLE-2005-BLG-390L b
● OGLE-2005-BLG-390L b orbita 
em torno de sua estrela a uma 
distância média de 2.0-4.1 UA. 
Revoluciona em torno de 
OGLE-2005-BLG-390L a cada 
10 anos terrestres.
● Possui cerca de 5.5 massas 
terrestres. Especula-se que 
tenha um núcleo rochoso como 
a Terra e uma atmosfera tênue 
e fina. A temperatura 
superficial deve estar próxima 
de 50 K. Por tratar-se de um 
planeta rochoso, a superfície 
deve ser composta por voláteis 
congelados: água, amônia, 
metano e nitrogênio, entre 
outros. 
 
Alguns planetas extrassolares
Gliese 581 c (Ymir)
● Considerado o menor 
exoplaneta conhecido 
até abril de 2008. 
Possui 5.03 massas 
terrestres. 
● Sua descoberta 
causou grande 
sensação, uma vez 
que o planeta parecia 
estar na zona 
habitável de sua 
estrela. Todavia, 
cálculos posteriores 
descartaram essa 
hipótese.
 
Alguns planetas extrassolares
Planetas oceânicos
● Os planetas em ZHs que 
sejam um pouco 
maiores do que a Terra 
podem, eventualmente, 
ser completamente 
cobertos de água, 
devido a quantidade de 
cometas que 
capturaram ao longo da 
vida. Kepler 22b e GJ 1214 b são 
prováveis planetas oceânicos
 
Alguns planetas extrassolares
O sistema HD 10180
● O maior sistema exoplanetário 
conhecido (até março de 2012) orbita 
a estrela HD 10180. É composto por 
pelo menos 9 planetas, vários dos 
quais encontram-se em ressonância.
 
A busca por outras Terras
 
A busca por exoplanetas habitáveis
 
A busca por exoplanetas habitáveis
 
A busca por exoplanetas habitáveis
	Slide 1
	Slide 2
	Slide 3
	Sistemas Planetários Extra-solares
	Slide 5
	Detecção de Sistemas Extra-Solares Efeito Doppler
	Slide 7
	Slide 8
	Upsilon Andromedae
	Detecção de Sistemas Extra-Solares Astrometria
	Detecção de Sistemas Extra-Solares Trânsitos planetários
	Detecção de Sistemas Extra-Solares Imageamento direto
	Slide 13
	Detecção de Sistemas Extra-Solares Microlenteamento
	Propriedades Orbitais dos Exoplanetas
	Slide 16
	Slide 17
	Slide 18
	Slide 19
	Slide 20
	Slide 21
	Jovianos quentes (pegasídeos)
	Alguns planetas extra-solares 51 Pegasi b (Belerofonte )
	Alguns planetas extra-solares HD 209458 b (Osíris)
	Alguns planetas extra-solares PSR B1620-26 c (Matusalém), o mais velho exoplaneta conhecido
	Alguns planetas extra-solares TrES-4 (Fluffy/puffy planet, “planeta fofinho/inchado”)
	Alguns planetas extra-solares OGLE-2005-BLG-390L b
	Alguns planetas extra-solares Gliese 581 c (Ymir)
	Slide 29
	Alguns planetas extra-solares O sistema 55 Cancri
	Slide 31
	Slide 32
	Slide 33
	Slide 34