Medição de luz mais precisa facilita busca de telescópio por “novas terras”

Pesquisadores aprimoram instrumento que identifica planetas similares à Terra medindo diferença que sua passagem causa na luz das estrelas que orbitam

Técnica de medição das partículas de luz emitidas por estrelas aumentará precisão das observações do satélite PLATO, que será lançado em 2026, com o objetivo de identificar planetas semelhantes à Terra fora do sistema solar – Satélite de ciência Plato procurando por sistemas exoplanetários – Foto: Reprodução / ESA

Previsto para ser lançado em 2026, o satélite PLATO (sigla em inglês para Trânsito Planetário e Oscilação das Estrelas) terá um conjunto de câmeras e telescópios capazes de detectar planetas fora do nosso sistema solar a partir das variações que sua passagem causa no brilho das estrelas que orbitam. Um trabalho de pesquisadores brasileiros, publicado na revista europeia Astronomy & Astrophysics, desenvolveu uma técnica de medição das partículas de luz que aumentará a precisão das observações do PLATO, construído pela Agência Espacial Europeia (ESA). O método facilitará a identificação de planetas semelhantes à Terra, cuja detecção é dificultada por seu tamanho e distância das estrelas.

A detecção de planetas fora do sistema solar é feita por meio do trânsito planetário. “Durante a observação da estrela, quando um planeta passa por ela, é detectada uma pequena queda de luz, causada pela passagem deste planeta”, explica o professor Fábio Fialho, da Escola Politécnica (Poli) da USP, que orientou a pesquisa realizada por Victor Marchiori na Poli e no Observatório de Paris (França). “Um dos grandes problemas que se tem na detecção de planetas é como otimizar a coleta de luz de cada estrela que é observada.”

O instrumento que faz a detecção é chamado de fotômetro estelar. “Ele é um contador de fótons, que são as partículas elementares que carregam energia luminosa, formando a luz que provém da estrela”, conta o professor. “O fotômetro faz a contagem dos fótons para detectar a passagem dos planetas, um processo que precisa ser de alta precisão, que foi o objetivo deste trabalho.”

Fialho aponta que o fotômetro estelar na verdade é uma câmera fotográfica digital dedicada à observação astrofísica. “Para fazer a observação correta das estrelas, a pesquisa criou uma programação para o instrumento de modo que ela poderá saber com exatidão quais são os pixels que contêm os fótons”, diz. Pixel é a menor parte que compõe a imagem digital. “Outras missões já contaram com esse desenvolvimento, como a do CoRoT (CNES). O estudo atual procurou aprimorar a outra ponta do processo, a detecção dos planetas, ou seja, as consequências de ter escolhido um pixel e não outro.”

Eliminando falsos positivos

A elaboração de um modelo de funcionamento para o fotômetro permitirá obter ganhos futuros em termos de redução de falsos positivos. “Isso acontece quando a queda de luz detectada, que se supõe ser a passagem de um planeta, na verdade é causada por outros fenômenos astrofísicos, como um sistema binário de estrelas ou manchas solares”, afirma o professor. “O problema do falso positivo é que a confirmação precisa ser feita por um telescópio em solo, o que necessita de muito tempo de observação, aumentando os custos de pesquisa, sem que isso se traduza necessariamente em um novo planeta descoberto.”

Por meio da introdução de uma máscara fotométrica, que é o conjunto de pixels que vão ser atribuídos a uma estrela, foi possível criar uma métrica que irá minimizar o número de falsos positivos. “Através da modelagem do fotômetro foi possível ainda desenvolver cálculos como o da banda de luz observada pelo telescópio, que serão usados em outras áreas da missão”, destaca Fialho, “como, por exemplo, a catalogação de estrelas que serão observadas durante a missão, tarefa que envolverá a definição de mais de 1 milhão de alvos para as câmeras do satélite”.

Representação do céu em coordenadas galácticas, com indicações dos campos de observação do satélite PLATO (em azul) e dos satélites CoRoT (em rosa), K2 (em verde), KEPLER (em vermelho) e TESS-CVZ (em amarelo); programação do fotômetro estelar também ajudará na catalogação das estrelas observadas durante a missão, tarefa que envolverá a definição de mais de 1 milhão de alvos para os conjuntos de câmeras e telescópios do satélite  – Imagem: Reprodução

O satélite PLATO tem duas partes principais: a plataforma, que contém serviços básicos, tais como fornecimento de energia, comunicação e controle da órbita, e a carga útil, onde está o fotômetro estelar. “Trata-se de um conjunto de 24 câmeras com telescópios, que podem observar um mesmo campo ininterruptamente por um período de até dois anos”, relata o professor. “A soma dos dados dessas câmeras mirando uma mesma estrela gera uma maior precisão na detecção de planetas, em especial do tipo terrestre, que orbitam estrelas do tipo solar, mais difíceis de detectar devido ao tamanho reduzido e à distância das estrelas.”

O lançamento do satélite está previsto para 2026. O projeto da ESA conta com a participação de cientistas e engenheiros de dez instituições de ensino e pesquisa do Brasil, com coordenação científica do professor Eduardo Janot-Pacheco, do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP. A pesquisa de Marchiori foi desenvolvida no Laboratório de Automação e Controle do Departamento de Engenharia de Telecomunicações e Controle da Poli e no Laboratório de Estudos Espaciais e Instrumentação em Astrofísica do Observatório de Paris. As conclusões do estudo também são descritas em tese de doutorado defendida em 16 de setembro, em Meudon (França). A participação de pesquisadores paulistas no PLATO tem o apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), por meio do projeto temático O Brasil no Espaço: Astrofísica e Engenharia.

Mais informações: e-mail fabio.fialho@usp.br, com o professor Fábio Fialho

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