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Observatório do CDCC - USP/SC Setor de Astronomia (OBSERVATÓRIO) (Centro de Divulgação da Astronomia - CDA) Centro de Divulgação Científica e Cultural.

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2 Observatório do CDCC - USP/SC Setor de Astronomia (OBSERVATÓRIO) (Centro de Divulgação da Astronomia - CDA) Centro de Divulgação Científica e Cultural - CDCC Universidade de São Paulo - USP Endereço: Av. Trabalhador São-Carlense, n.400 São Carlos-SP Tel: 0-xx (Observatório) Tel: 0-xx (CDCC) Localização: Latitude: 22° 00' 39,5"S Longitude: 47° 53' 47,5"W Imagem: O Inicio do Observatório

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4 Sessão Astronomia As Sessões Astronomia são palestras proferidas pela equipe do Setor de Astronomia todos os sábados às 21h00. Iniciadas em 1992, foram criadas com o objetivo de falar sobre Astronomia ao nosso público em uma linguagem simples e acessível a todas as faixas etárias. Estas palestras se tornaram uma opção de diversão e informação para a comunidade local e também para visitantes de nossa cidade. Os temas abordados são os mais variados possíveis. O material multimídia contido aqui consiste numa opção audiovisual complementar que o professor do Sistema de Ensino pode utilizar como auxílio às suas aulas. O conteúdo das Sessões Astronomia pode ser acessado no seguinte endereço: Crédito do logo: Sessão Astronomia, CDCC-USP/SC, criado por Andre Fonseca da Silva Observação: Padrão e resolução da apresentação: 800 x 600 pixel com imagens a 96 dpi ou 38 pixel por centímetro com dimensão de 8,35 polegadas x 6,26 polegadas ou 21,2 cm x 15,9 cm respectivamente. Editado normamente em Office 97, podendo haver incompatibilidade de execução no Office XP e vice-versa.

5 O Tema da Sessão Astronomia Título : Descoberta de um planeta habitável fora do Sistema Solar Nome do Autor : Silvia Calbo Aroca Data da Apresentação: 26/05/2007 Número de Espectadores no Audiório: Nome do Apresentador: Silvia Calbo Aroca Resumo/ABSTRACT: Esta palestra foi criada com a intenção de esclarescer o termo “planeta habitável” uma vez que muitas pessoas acreditam que tal planeta foi descoberto por observação direta onde foi possível observar oceanos e uma atmosfera. Isto está errado, nesta palestra busco explicar como foi que tal planeta foi descoberta e comentar sobre missões futuras com o objetivo de detectar planetas do tamanho da Terra fora do Sistema Solar. Crédito da Imagem de Abertura: research-synopsis-55-earth.html

6 Silvia Calbo Aroca

7 Imagem : O que é um planeta habitável? Se formos considerar um planeta que poderia abrigar uma vida do tipo que conhecemos necessitamos de um planeta com atmosfera, uma estrela do tipo solar ou menor, com um planeta a uma distância tal da estrela que permita a existência de água líquida. Será que o planeta habitável Gleise 581c divulgado pela mídia possui todas estas características? Existe outros planetas extrasolares detectados? O que significa detectar um planeta extrasolar? Implica em observá-lo pelo telescópio? Descoberta de um planeta habitável fora do Sistema Solar

8 Luminosidade da estrela ofusca o planeta Uma estrela pode chegar a ser milhões de vezes mais brilhante que um planeta. Planeta muito próximo da estrela.

9 Dificuldades de se observar um planeta extrasolar O mesmo que colocar uma moeda a alguns centímetros de um farol de carro e andar 1 km e tentar ler o que está escrito na moeda. Não vai dar para ver nem mesmo a moeda! Fonte da imagem:

10 17 planetas até 15/05/2007

11 Um dos métodos atuais de se detectar planetas extrasolares é por meio de eclipses, ou seja, do planeta passando na frente da estrela ao ser observado da Terra. No entanto, tal observação não é feita olhando-se pelo telescópio, mas sim, por meio de um aparelho que mede a intensidade de luz de um objeto, o fotômetro. Este aparelho é capaz de captar uma variação na intensidade da luz emitida pela estrela ao passar na frente do planeta. Até o momento, foram descobertos 17 planetas extrasolares usando este método. Este método é limitado, no sentido de que o planeta precisa cruzar a estrela para ser detectado, ou seja, se o planeta possuir uma órbita tal que visto da Terra não cruza a estrela, não é possível detectar o planeta. Estima-se que a maior parte dos planetas não passam na frente da estrela quando observados da Terra com uma frequência grande o suficiente para serem detectados. Imagem da esquerda retirada Sky and Telescope. Método de trânsito Fonte da segunda figura:

12 Mais de 230 planetas extra-solares detectados Um pouco menor que Saturno Porcentagem de elementos pesados maior do que o da Terra Mais de 2000 C ! 256 A.L.Hércules HD b Descoberto em 2005

13 Imagem do satélite de infravermelho Spitzer da revista astronomy online Para que se usar equipamentos que “enxergam” no infravermelho para detectar planetas em outras estrelas? As estrelas do tipo solar emitem mais radiação do tipo visível do que infravermelho. Fazendo com que o sistema planeta e estrela ao serem observados com IV, destaque o planeta e não a estrela. Se fossem observados no visivel a luz do planeta seria ofuscada pela estrela. HD b, orbita uma estrela um pouco mais fria que o Sol. Período de 2.9 dias para girar em torno de sua estrela. Planetas irradiam luz no infravermelho. No infravermelho consegue-se penetrar na poeira Interestelar (discos de matéria, restos de formação de planetas). Planetas Extrasolares descobertos Este planeta foi descoberto em 2005 mas sua temperatura foi medida apenas em 2007 graças ao satélite de infravermelho Spitzer.

14 Mapeamento Infravermelho do planeta HD b 33 horas de exposição Ventos 30x mais fortes que os na Terra “hot spot” 17 C graus mais quente 60 A.L.Vulpécula Período orbital de 2.2 dias Planeta que apresenta trânsito mais próximo da Terra Descoberto em 2005 Variação de 650 a 930 C Tamanho e massa próximo ao de Júpiter

15 HD b foi o primeiro exoplaneta a ter sua superfície mapeada em IV, graças ao fato de estar numa posição tal que visto da Terra o planeta cruza sua estrela, o que denominamos de trânsito. O planeta assim como a Terra gira em torno de seu eixo, fazendo com que sua parte quente (que estava voltada para sua estrela) vai lentamente girando, de forma a tornar-se voltada para Terra, quando isto ocorre, podemos medir a variação de infravermelho que está sendo liberado conforme o planeta orbita sua estrela ou seja, podemos mapear sua variação de temperatura ao longo de sua superfície. É uma estrela um pouco mais fria que o Sol. Trânsito dura 2 horas. Magnitude da estrela 7.7 portanto, visível com pequenos telescópios! Como o brilho da estrela cai 3% toda vez que o planeta passa em sua frente, esta queda de brilho pode ser detectada por CCD, e assim por astronomos amadores! A variação de temperatura constatada foi de 648 C até 926 C. Esta variação de temperatura segundo os cientistas é pequena uma vez que um planeta com uma temperatura tão elevada deveria possuir uma maior variação de temperatura (quanto mais quente, mais fácil um corpo perde calor). Mas isto não foi registrado no planeta, segundo os cientistas, provavelmente pelo fato do planeta possuir ventos que seriam 30 vezes mais intensos que os medidos na Terra. Estes ventos ao circularem pelo planeta deixariam sua temperatura mais estável. O método de velocidade radial e de trânsito permitiu estimar a massa do planeta que seria de 1.15 vezes a massa de Jupiter. Diâmetro 1.26 de Júpiter Mapeamento infravermelho do planeta HD b

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17 Na animação temos um planeta girando em torno de sua estrela. Note que ao girar ele perturba a estrela fazendo com que ela também gire em torno de um ponto central. A figura está bastante exagerada, mas ilustra a informação acima. Isto acontece porque o planeta por ter massa atrai a estrela que por sua vez também por ter massa, atrai o planeta, sendo que o efeito da gravidade da estrela é maior no planeta que do planeta na estrela. Esta perturbação gravitacional é o que nos permite detectar a estrela. Estrela sendo perturbada por planeta Fonte da animação: upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/59/Orbit3.gif

18 Outra forma de se detectar um planeta em volta de uma estrela

19 Na animação seguinte temos novamente um planeta girando em torno de uma estrela. Quando o planeta se aproxima da Terra vemos um deslocamento para o azul e quando se afasta vemos um deslocamento para o vermelho. Este deslocamento pode ser medido de forma tal que a partir dele podemos saber a distância que o planeta está girando de sua estrela e sua massa. O tamanho do planeta só poderá ser estimado com o método do trânsito. Outra forma de se detectar um planeta em volta de uma estrela Fonte da animação:

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21 Nesta animação temos uma concepção artística de um sistema planetário que foi recentemente detectado. No entanto, o método para detectá-lo não foi por trânsitos dos planetas em volta de sua estrela. Como será então que estes planetas foram detectados? Sistema de planetas em Gleise 581 Animação presente no endereço:

22 HARP, ESO, 3.6m Chile, La Silla

23 Mesma equipe que detectou os outros dois planetas em órbita de Gleise 581. Equipe composta por suiços, franceses e portugueses. Suas observações foram realizadas no telescópio de 3,6m em La Silla no Chile do ESO (Observatórios Europeus do Sul). Foi o menor planeta já descoberto (05/2007). A descoberta do planeta Gleise 581c Imagem do site do ESO:

24 Gleise 581a Gleise 581b Descobertos 2 anos antes de Gleise 581c 15 massas terrestres 8 massas terrestres Órbita de 5 dias Órbita de 84 dias

25 Outros planetas em volta de Gleise 581 Gleise 581c não está sozinho em volta de sua estrela, antes mesmo de ser descoberto os cientistas já sabiam da existência de mais dois planetas, ambos maiores que Gleise 581c.Na figura temos uma concepção artística de como seria este sistema de planetas. Gleise 581c orbita entre os dois planetas.

26 Não foi uma coincidência descobrir o planeta em volta de uma anã vermelha Gleise 581c Baixa Luminosidade Baixa massa Anã Vermelha: Zona Habitável Sol-Terra no lugar de Gleise 581

27 A variação de brilho de um planeta passando na frente de uma estrela anã vermelha (menor e menos brilhante que o Sol) é mais facilmente detectada do que o mesmo planeta passando na frente de uma estrela do brilho e tamanho do Sol. A zona habitável de um planeta orbitando uma estrela anã vermelha é bem mais próxima da estrela, aumentando a frequência da translação do planeta em torno de sua estrela. Aumentando assim, as chances de ser observado. Além disso por estar mais próximo de sua estrela ele causa efeitos maiores do que um mesmo planeta mais afastado. Gleise 581c fez com que a estrela dancasse com uma velocidade de 3m/s, o equivalente a uma pessoa andando. Se a Terra e o Sol estivessem no lugar de Gleise e seu planeta, Gleise 581c, não seria possível ser detectada pois a Terra perturba o Sol de apenas de décimos de m/s. Não foi uma coincidência descobrir o planeta em volta de uma anã vermelha Figura do ESO Gleise 581c está 14 vezes mais próximo de sua estrela que a Terra do Sol. Mas, como Gleise é uma estrela anã vermelha, seu tamanho, massa e radiação é menos intensa que a do Sol fazendo com que a zona de habitabilidade (onde existira água líquida) fique mais próxima de sua estrela..

28 20.5 A.L. Orbita sua estrela a cada 13 dias 50 % maior que a Terra e 5 vezes mais massivo Libra Temperatura entre 0 e 40C Menor planeta extrasolar descoberto até agora O termo planeta “habitável” Planeta na zona habitável

29 Ninguém sabe a composição do planeta nem mesmo sua temperatura O termo Planeta “habitável” 1. Tem atmosfera? 2. Tem água? 3. É sólido? 4. Qual sua temperatura? 5. Possui compostos orgânicos? Gleise 581c Fonte da figura: Gleise 581c está 14 vezes mais próximo de sua estrela que a Terra do Sol. Mas, como Gleise é uma estrela anã vermelha, seu tamanho, massa e radiação é menos intensa que a do Sol fazendo com que a zona de habitabilidade (onde existira água líquida) fique mais próxima de sua estrela que no caso do Sol. Nenhuma destas questões é possível ser respondida Apenas pelo fato do planeta encontrar-se na zona habitável não significa que o mesmo possua as condições necessários para ser habitável..

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31 Zona Habitável Região em volta de uma estrela que é propícia em abrigar planetas com água. Quanto mais luminosa a estrela mais afastada estará a zona habitavel, pois um planeta como a Terra que estivesse a mesma distância do Sol em volta desta estrela teria água no estado de vapor. Quanto menos luminosa for a estrela mais próximo o planeta precisa estar dela para que haja a possibilidade de existir água líquida. A estrela amarela no desenho representa o Sol e a Terra que encontra-se dentro de uma região hachurada que representa a zona de habitável. No caso do Sistema Solar a zona habitável estende-se entre 0.8 a 1.6 do raio da órbita da Terra.

32 Corot Kepler Terrestrial Planet Finder Darwin Para que colocar um telescópio no espaço?

33 Fonte das figuras em ordem de baixo para cima: Missões para explorar planetas extrasolares Apenas a missão Corot, um consório França, países europeu e Brasil foi lançada. Esta missão já descobriu um planeta extrasolar. As demais missões estão em processo de planejamento e construção.

34 COROT Método de trânsito Irá observar estrelas Mag Primeiro planeta descoberto Gigante quente com raio 1.78 vezes maior que Jupiter 1500 A.L. Capaz de detectar planetas do tamanho da Terra Sismologia estelar

35 Corot Telescópio de 27 cm de abertura. Vai assim como o SOHO (Observatório Heliofísico Solar) medir variações sismológicas nas estrelas observadas. Tais dados serão comparados ao SOHO que é especializado em estudar tais fenômenos no Sol. Seu maior objetivo, no entanto, é detectar pequenas quedas de brilho numa estrela quando um planeta passa na sua frente, o método de trânsito.

36 Lançamento previsto para outubro de 2008 Campo de visão de 10 graus quadrados Monitorar estrelas com magnitude menor que 14 Equivalente a queda de brilho de uma mosca na frente do farol de um carro. Método de trânsito Analisa estrela do tipo solar Qual suas vantagens em relação ao Corot?

37 Kepler capaz de detectar uma queda de brilho de 1% Espelho com 0.95m de diâmetro A missão Kepler Fonte da imagem: Alguns objetivos da missão Kepler: Determinar a porcentagem de planetas terrestres e planetas maiores que estão dentro ou próximos da zona habitável de uma grande variedade de estrelas. Determinar a distribuição dos tamanhos e formatos das órbitas destes planetas. Estimar quantos planetas existem em sistemas estelares múltiplos. Observa de estrelas ao mesmo tempo compreendendo uma área equivalente à aproximadamente o mesmo que o tamanho das duas mãos estendidas (10 graus). Tempo de exposição de pelo menos 6 horas para cada campo observado.

38 Região do céu que será observada pelo Kepler

39 Fonte da imagem: Região do céu que será explorada pelo Kepler Esta imagem mostra uma das regiões do céu que será estudada pela missão Kepler. Cada quadrado corresponde à 5 graus no céu.

40 Lançamento previsto para 2020 Coronógrafo Interferômetro: conjunto de telescópios Missão Darwin Lançamento previsto para 2014 Lançamento previsto para 2015 Espectroscópio a bordo 91 mVizinhança solar até 50 A.L.

41 Coronógrafo - Missões futuras que irão explorar exoplanetas Fonte da figura de baixo: A missão Darwin será um telescópio em infravermelho que irá buscar planetas do tipo terrestre em volta de 300 estrelas do tipo solar a uma distância de até 50 anos luz da Terra. Darwin será composto por seis componentes que irá funcionar como um telescópio de 91m. O coronógrafo é muito usado para se estudar o Sol. Este encobre a fotosfera (parte brilhante que vemos quando olhamos para o Sol) permitindo que vejamos o que está em volta da fotosfera, no caso do Sol, suas outras camadas, a cromosfera e coroa. O coronógrafo que será colocado no espaço permitirá que a luz da estrela seja encoberta facilitando a visualização de eventuais planetas ao seu redor. A missão envolvendo interferômetros irá estudar todos os aspectos de planetas fora do Sistema Solar Desde sua formação e desenvolvimento de discos de poeira e gás em volta de estrelas recém formadas à presença de características destes planetas orbitando estrelas até a possibilidade destes planetas abrigarem vida. Esta último ítem será possível graças a presença de um espectroscópio.

42 Daqui há 10 anos seremos capazes de observar planetas em outras estrelas. Como?

43 Previsto para ser lançado em 2013Tamanho de um boeing 737 Espelho de 6.6m de diâmetro Imagens infravermelhas de planetas gigantes

44 James Webb Space Telescope Na foto temos uma maquete em tamanho real do futuro telescópio espacial. Terá um espectroscópio para estudar a constituição dos objetos observados, medir velocidade orbital de possíveis planetas em volta de suas estrelas, velocidades de matéria sendo expelida por estrela ect..

45 “Estamos passando pelas mesmas questões ao conceber missões capazes de detectar e fazer imagens de planetas terrestres que aquelas enfrentadas no início do século passado para conceber o Telescópio Espacial Hubble”

46 Fonte da imagem:

47 “Há incontáveis terras, todas orbitando em volta de seus sóis da mesma maneira que os sete planetas do nosso Sistema Solar... Os incontáveis mundos no Universo não são piores nem menos habitáveis que a nossa Terra.”. Giordano Bruno ( )

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49 Descoberto de forma indireta Planeta com massa de Netuno período orbital de 5.4 dias Planeta dentro da zona habitável período de 13 dias Planeta com 8 vezes a massa da Terra e período de 84 dias


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