Além do visível – Primeiros resultados do NIRPS revelam mundos escondidos e atmosferas em fuga

Imagine tentar enxergar um planeta que você não consegue ver. Não por causa da distância, mas porque ele está perdido na luz da estrela que orbita. Agora imagine que, mesmo assim, você descobre que ele existe porque essa estrela oscila, puxa e empurra, como se estivesse dançando com um parceiro invisível. Esses movimentos, medidos com precisão milimétrica, deram origem aos primeiros resultados do NIRPS: a confirmação de Proxima Centauri b e a observação de uma cauda de hélio escapando do exoplaneta WASP-69 b — descobertas agora publicadas na revista Astronomy & Astrophysics.

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Os resultados marcam a estreia científica do NIRPS (Near-InfraRed Planet Searcher – em português: Caçador de planetas no infravermelho próximo), um espectrógrafo que opera no infravermelho e está instalado no telescópio de 3,6 metros do Observatório Europeu do Sul (ESO), no Chile. O instrumento começou sua missão em abril de 2023 e, desde então, não parou mais. O projeto faz parte de um consórcio internacional com participação brasileira. Entre os mais de 130 pesquisadores, estão 13 brasileiros, quatro professores e cinco estudantes de pós-graduação da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), um professor da Universidade Federal do Ceará (UECE) e outros três autores integrados aos estudos.

A equipe brasileira é coordenada pelo professor José Renan de Medeiros, do Departamento de Física Teórica e Experimental da UFRN (DFTE), com o professor Bruno L. Canto Martins (DFTE/UFRN), atuando como gerente brasileiro do projeto. Também participa o professor Allan de Medeiros Martins, do Departamento de Engenharia Elétrica da UFRN, responsável por adaptar tecnologias desenvolvidas no NIRPS para aplicações em engenharia. A presença do grupo da UFRN reforça o protagonismo do Brasil no avanço da astrofísica e da instrumentação científica em escala internacional.

Os resultados científicos não vieram de um único experimento, mas da publicação simultânea de cinco estudos. Um deles mostra até onde a precisão do NIRPS chegou. Pela primeira vez, foi possível medir variações de velocidade inferiores a um metro por segundo no infravermelho, o equivalente a 3,6 km/h. É essa sensibilidade que confirmou a existência de Proxima Centauri b e levantou indícios da presença de um segundo planeta no mesmo sistema, uma conquista técnica que há poucos anos parecia coisa de ficção.

Outro estudo revelou uma surpresa em WASP-69 b, um planeta do tamanho de Saturno que orbita uma estrela quente. Observou-se uma cauda de hélio semelhante à de um cometa, mas com atraso em relação ao trânsito do planeta, sugerindo uma interação complexa entre a radiação da estrela e a atmosfera do planeta. “Os dados de alta qualidade e fidelidade obtidos com o NIRPS nos permitem estudar atmosferas de exoplanetas com um nível de detalhe sem precedentes”, afirma Romain Allart, autor principal do estudo sobre o WASP-69b. “Com o tempo garantido do NIRPS, conseguimos acompanhar estrelas e seus planetas por longos períodos de tempo para estudar a variabilidade de seus climas”, completa.

Um terceiro estudo mergulhou no espectro de WASP-189 b, um gigante gasoso ultraquente, onde os dados do NIRPS revelaram que a atmosfera é dominada por íons hidretos (H⁻), moléculas invisíveis que funcionam como uma névoa, encobrindo os sinais de outras substâncias, como tentar ler um texto coberto por vapor.

O quarto artigo examinou a variabilidade do tripleto de hélio, uma assinatura da fuga atmosférica e concluiu que, embora o sinal varie ao longo do tempo, isso pouco interfere na interpretação dos dados planetários, o que garante a confiabilidade do NIRPS mesmo diante da agitação das estrelas e da turbulência da nossa própria atmosfera. Por fim, um quinto estudo amarra tudo, já que descreve o desempenho técnico do NIRPS, suas metas científicas, os primeiros resultados e sua função como protótipo do espectrógrafo ANDES, que será instalado no futuro Extremely Large Telescope. O texto mostra que o NIRPS não apenas entrega o que prometeu, como também aponta o caminho para uma nova era da astronomia.

“O NIRPS representa uma ponte entre o presente e o futuro das fronteiras da astronomia, com sua função fundamental de precursor para o desenvolvimento do ANDES (ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph)”, destaca José Renan de Medeiros. “Concebido para ser um Caçador de Planetas, o NIRPS torna-se a base para a construção de um instrumento revolucionário: o ANDES, projetado para estudos científicos que vão desde a busca por sinais de vida fora do Sistema Solar a questões da Física Fundamental, como investigações sobre a possível variação, no espaço e no tempo, das constantes fundamentais da natureza”, reforça o professor.

O NIRPS

Projetado para detectar exoplanetas ao redor de estrelas anãs M — estrelas frias, pequenas e abundantes na galáxia —, o NIRPS opera no infravermelho próximo, faixa em que essas estrelas emitem a maior parte de sua luz. Detectar oscilações de apenas um metro por segundo exige tecnologia sofisticada e também uma sinergia instrumental.

É nessa lógica que entra o HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), um espectrógrafo de altíssima precisão instalado no mesmo telescópio desde 2003, especializado em observações no espectro visível. Juntos, NIRPS e HARPS permitem aos astrônomos comparar sinais captados em diferentes faixas do espectro eletromagnético, o que ajuda a distinguir planetas reais de ruídos provocados por manchas e erupções estelares.

Essa combinação permite aos astrônomos comparar sinais captados em diferentes comprimentos de onda, ajudando a distinguir planetas reais de ruídos provocados por manchas e erupções estelares. Além disso, o NIRPS conta com um sistema de óptica adaptativa, que corrige distorções causadas pela atmosfera terrestre e melhora a coleta de luz, uma inovação essencial para obter dados tão precisos em um equipamento compacto. E o equipamento não para na detecção, mas também revela a composição de atmosferas planetárias.

Com o NIRPS, os cientistas já identificaram vapor de água, metano e hélio em mundos distantes, com a mesma precisão dos melhores espectrógrafos em luz visível. O instrumento ajuda ainda a selecionar os alvos mais promissores para o Telescópio Espacial James Webb e para o futuro Extremely Large Telescope (ELT), além de servir de base para o desenvolvimento do ANDES, projeto que buscará bioassinaturas e investigará questões da física fundamental.

“O NIRPS apresenta-se como uma oportunidade única para a inserção do Brasil em uma das áreas da fronteira do conhecimento, ou seja, a busca por exoplanetas e o desenvolvimento de instrumentação científica de ponta”, afirma Bruno L. Canto Martins. “Ao mesmo tempo, o NIRPS tem sido um sólido laboratório para a formação de estudantes, bem como na diversificação do conhecimento”, finaliza.

Dois desdobramentos recentes ilustram o impacto prático dessa pesquisa. A partir da experiência com o NIRPS, foram desenvolvidos um quadro digital com ementas hierarquizadas, inspirado na estrutura de templates de observação astronômica e um sistema de medição de recalques em colunas de edifícios, baseado em algoritmos de alta precisão originados no projeto. Casos concretos de como a ciência espacial pode impactar diretamente o chão que pisamos.

Fonte: Agecom/UFRN