A POLÊMICA DOS EXOPLANETAS

Existência ou não de planetas causa atrito entre cientistas

28/05/2015

Enquanto o público celebra o fato de que estamos muito perto de completar a marca de 2.000 planetas descobertos fora do Sistema Solar, cientistas travam uma batalha sobre a existência de alguns desses mundos –e da técnica que sugeriu sua existência.

A polêmica diz respeito aos planetas descobertos pelo método mais tradicional, responsável pelo primeiro achado do tipo, em 1995, e muitos outros desde então: a medição do bamboleio gravitacional da estrela-mãe causado pela presença de corpos menores ao seu redor.

Não é a mesma técnica explorada pelo satélite Kepler, da Nasa, que a essa altura já descobriu mais da metade de todos os exoplanetas conhecidos e faz as detecções ao medir pequenas reduções de brilho da estrela quando um planeta passa à sua frente.

Ainda assim, a técnica do bamboleio gravitacional –ou, em termos mais técnicos, a medição de velocidade radial– tem importância central no estudo dos exoplanetas, por permitir uma estimativa de sua massa. Os trânsitos planetários detectados pelo Kepler permitem estimar apenas o tamanho.

O ideal é sempre usar as duas estratégias de forma complementar –o que permite, além de uma detecção confirmar a outra, derivar a densidade dos planetas e ter uma ideia de sua composição.

Contudo, no fim do ano passado, uma equipe liderada pelo astrônomo Paul Robertson, da Universidade Estadual da Pensilvânia (EUA), balançou o barco em que estavam a maioria dos caçadores de exoplanetas.

Num artigo publicado na “Science”, seu grupo apontou que três dos planetas detectados por velocidade radial (mas sem trânsito), em torno da estrela anã vermelha Gliese 581, eram falsos positivos. Segundo sua análise, a atividade da estrela combinada à sua rotação criavam sinais “fantasmas”, que só pareciam ser planetas, mas não eram.

Podia ser apenas uma constatação pontual, não fosse um detalhe: Gliese 581 é uma das estrelas mais “calmas”, em termos de atividade, que se conhece. Ou seja, se Robertson tivesse razão, muitos dos sinais planetários detectados em estrelas mais ativas potencialmente eram falsos. Em essência, a maior parte dos planetas de porte similar ao da Terra detectados por velocidade radial podiam não existir.

REAÇÃO

Alguns cientistas que há anos se especializaram na análise dos dados colhidos por medição da velocidade radial reagiram de forma pouco simpática a Robertson.

Em 6 de março deste ano, Guillem Anglada-Escudé e Mikko Tuomi, da Universidade de Hertfordshire, no Reino Unido, publicaram na “Science” um comentário técnico questionando o rigor estatístico da análise de Robertson.

O americano e seus colegas publicaram na mesma edição uma resposta, dizendo que Anglada-Escudé e companhia “ignoram aspectos da atividade estelar que apresentamos” e que mostrariam como surgem os sinais falsos.

Uma explicação possível para os atritos é que o grupo da Pensilvânia apontou que não existe uma superterra na zona habitável em torno da estrela de Kapteyn –um mundo que havia sido descoberto por Anglada-Escudé e Mikko Tuomi no ano passado.

O DESAFIO

O grande problema é saber se é possível separar o “ruído” produzido pela atividade estelar de sinais genuínos de planetas. “Um dos resultados interessantes da minha pesquisa –e um em que Anglada-Escudé e eu concordamos– é que o ruído magnético imposto pelas estrelas é um limite à detecção de superterras”, disse à Folha Robertson.

Enquanto cientistas de ambos os lados procuram novas técnicas estatísticas que permitam separar os planetas reais dos “fantasmas”, a polêmica deve continuar.

“Colher mais dados é provavelmente o único modo de resolver essa disputa de forma satisfatória para a comunidade inteira”, diz o cientista da Pensilvânia. Veremos quantos planetas de pequeno porte descobertos por velocidade radial resistirão a isso.

TYCHO BRAHE

Nenhum outro astrólogo teve uma vida tão excêntrica quanto TYCHO BRAHE. Verdadeira figuraça da história da astronomia, deu-se o luxo de manter até um bobo da corte em seu castelo e observatório astronômico. Na história da astrologia e da astronomia, segundo David Plant, Tycho é o personagem "mais estranho e pitoresco de todos os filhos de Urânia" . Arthur Koestler qualificou-o como "uma exceção refrescante entre os sombrios, tortuosos, gênios neuróticos da ciência".

Tycho Brahe (1546-1601), a quem muito deve a ciência moderna. É um personagem quase desconhecido pelos nossos estudantes e professores de Física, ele é mencionado nos livros didáticos de forma esporádica, quase que exclusivamente pelo fato de Kepler haver utilizado os dados de suas observações na busca das três famosas leis do movimento planetário: as leis de Kepler. Mas Tycho é um personagem fascinante, misterioso, a quem a ciência moderna deve as primeiras peças de evidência contra o cosmos aristotélico. Essas peças de evidência pavimentaram o caminho para a aceitação posterior dos trabalhos de Copérnico e de Galileu. Paradoxalmente, Tycho era um adversário ferrenho de Copérnico. Existe pouca coisa escrita em português para nos ajudar a entender toda essa história. A melhor delas é o clássico Os Sonâmbulos, escrito pelo inglês Arthur Koestler nos anos sessenta. Koestler era um jornalista e escritor inglês, que havia estudado Física na juventude. Sua obra é de fácil leitura e as informações ali contidas foram retiradas, principalmente, de obras de maior porte, como por exemplo o clássico livro de Dreyer editado em Edimburgo em 1890 (e reeditado pela Dover em 1963). Desde aquela época muitos trabalhos interessantes têm sido escritos sobre Tycho e a sua obra; o mais notável deles, talvez, seja o livro de Victor Thoren editado em 1990 pela Cambridge University Press. De qualquer modo, essas obras são todas de difícil acesso aos nossos estudantes e professores de Física. Além disso, com exceção do livro de Koestler,as outras obras mencionadas são trabalhos acadêmicos de difícil leitura para aqueles não iniciados nos meandros da história da ciência.

Tycho revolucionou a Astronomia e com ela toda a ciência, ele fez observações do céu e Kepler depois as usou para chegar às suas leis. Antes de Tycho as observações mais precisas eram feitas até o limite de dez minutos de arco. Com os seus novos instrumentos pode fazer medidas de até um minuto de arco. E tem mais: até então as posições dos planetas e da Lua eram medidas apenas em ocasiões especiais, quando eles estavam em alguns importantes pontos de suas órbitas, como, por exemplo, em oposição ou em quadratura. Com os instrumentos que inventou, pôde-se acompanhar o movimento dos planetas noite após noite, durante anos. A invenção do telescópio é da época de Galileu, depois de Tycho Brahe.

Pode-se então avaliar a grandeza e a importância do trabalho de Tycho. Mesmo sem telescópio ele conseguia fazer medidas dez vezes mais precisas que as melhores até então disponíveis. Os instrumentos inventados por Tycho eram muito variados havia principalmente quadrantes enormes, algo como um transferidor gigante, que ele e seus auxiliares usavam para melhor observar os deslocamentos angulares dos planetas.

Havia também esferas armilares uma espécie de globo, com a Terra no centro e os planetas em volta. Era a usada para marcar as posições das observações. Eram todos enormes, isso facilitava as medidas angulares.

Tycho Brahe nasceu em 14 de dezembro de 1546, no castelo de Knudstrup, em Skania, na Dinamarca. Hoje o local fica na Suécia. Os dinamarqueses dizem que ele é dinamarquês e os suecos dizem que ele é sueco. O pai chamava-se Otto Brahe e pertencia à nobreza. A família Brahe era muito importante naquela época na Dinamarca, proprietária de vastas extensões de terra. O Pai chegou a ser um dos membros da Câmara Alta, uma junta de vinte nobres que auxiliavam o rei na administração do país. A mãe também tinha sangue azul, ela chamava-se Beate Billie e sua família era tão importante quanto a do pai de Tycho. Vários parentes dela também fizeram parte da Câmara Alta. Seu tio Jorgen, no entanto, é quem tinha mais poder na família, ele chegou a ser Almirante da Armada dinamarquesa, comandando toda a frota na guerra contra os suecos. Foi o tio que o criou desde pequeno.

Seu tio Jorgen não tinha um filho homem e fez o pai de Tycho prometer que que daria o menino a ele para que este o criasse, mas a promessa não foi cumprida, Tycho teve um irmão gêmeo, que nasceu morto e por causa disso, seu pai voltou atrás na promessa. Quando o irmão mais novo de Tycho nasceu, o tio raptou Tycho e passou a criá-lo. Depois de algum tempo Otto e Jorgen fizeram as pazes e Tycho continuou a morar com seu tio.

Tycho estudou numa escola paroquial. Desde os sete anos estudou latim. Sendo nobre ele precisaria aprender apenas a caçar e guerrear, mas Jorgen desejava que fosse treinado nas coisas da administração do Estado; queria inseri-lo no jogo do poder. Assim, aos treze anos o tio mandou-o para a Universidade de Copenhague estudar Direito e Filosofia onde passou três anos.

Durante sua estada na Universidade de Copenhague Tycho observou um eclipse parcial do Sol. O fenômeno havia sido previsto com exatidão pelos astrônomos. E ele achou incrível que o homem pudesse saber o que aconteceria no reino dos céus. Pareceu-lhe algo divino que o homem pudesse conhecer o movimento dos astros e predizer suas posições futuras. Ali passou a se interessar pela Astrologia.

Não é um erro de grafia, Tycho realmente passou a se interessar em Astrologia, a arte de desvendar os segredos do destino dos homens que estava estampado nos céus. Em prever o futuro, em fazer horóscopos. A Astronomia era uma mera coadjuvante da grande arte da Astrologia. A Astronomia apenas cuidava de estudar os esquemas matemáticos que descrevessem os movimentos planetários e de observar a posição e o movimento dos astros.

Ao comprar uma edição em latim do Almagesto, o livro que Ptolomeu havia escrito sobre o movimento dos astros, Tycho percebeu que as suas previsões estavam baseadas em dados observacionais muito falhos. Mesmo as correções feitas pelos astrônomos árabes não haviam contribuído muito para melhorar a qualidade das observações e sem boas observações não me seria possível exercer bem a nobre tarefa de predizer o futuro dos homens.

Então, de início, foi mesmo por isso que Tycho começou a se dedicar ao aperfeiçoamento das observações. Depois, no entanto, o fervor pela observação o tomou de tal modo que, mesmo sem abandonar jamais a pretensão de fazer bons horóscopos, eles foram relegados a um segundo plano.

Em verdade, nenhum historiador jamais estabeleceu com clareza se Tycho abandonou a Astrologia. Graças a ela ele ganhou cargos e prestígio social. Através da Astrologia Tycho fez grandes contribuições à Astronomia, também fez contribuições importantes a Agrimenssura e novas tabelas para posições dos movimento dos astros, os reis na época pagavam por seus serviços de astrólogo.

Tycho saiu da Universidade de Copenhague e fui para a Universidade de Leipzig, na atual Alemanha, e continuou a estudar Direito, ou a freqüentar as aulas, como queiram. Seu tio arranjou-lhe um tutor, um jovem chamado Anders Vedel, que depois viria a se tornar o primeiro historiador famoso da Dinamarca. Vedel deveria manter o jovem Tycho , na época com 16 anos, na linha que seu tio havia traçado: estudar Direito. Mas Tycho já estava obcecado pelos mistérios dos céus. Comprou vários livros de Astronomia e instrumentos para fazer observações. Passou várias noites observando os céus. Foi então que observou Júpiter e Saturno passarem muito perto um do outro. Aquilo foi um acontecimento memorável. Isso se deu, precisamente, em 17 de agosto de 1563. Lendo as melhores tabelas astronômicas disponíveis naquela época, entretanto, Tycho constatou uma enorme disparidade entre o instante do acontecimento e o instante previsto. As tabelas Afonsinas, devidas aos astrônomos árabes, haviam errado a data do fenômeno observado por algo em torno de um mês, e mesmo as tabelas elaboradas por Copérnico também erravam sua previsão por vários dias. Aquilo tudo pareceu inaceitável. Tycho decidiu então construir novas tabelas das posições dos astros e isso implicaria na determinação daquelas posições com uma precisão até então nunca alcançada. Tycho nasceu três anos após a morte de Copérnico, mas a grande obra de Nicolau , o De Revolutionibus, foi publicada logo após a sua morte. Portanto, naquela época, as idéias de Copérnico eram ainda bem recentes e causavam muita polêmica.

Tycho havia decidido construir novas tabelas e sabia que precisaria fazer observações cuidadosas por um longo período de tempo. Por essa época Vedel desistira de ser o seu tutor; ele já percebera que as coisas dos céus haviam-no conquistado definitivamente e que Tycho jamais seria um bom estudante de Direito. Mesmo assim, continuaram amigos pelo resto da vida. Tycho passou a assistir regularmente as aulas de Astronomia dadas por Scutetus. Nessa época seu tio havia morrido de pneumonia e Tycho foi seu herdeiro. Tycho não herdou apenas a fortuna do seu tio, mas sobretudo a gratidão que o Rei Frederico II tinha para com Jorgen, na comemoração de uma vitória sobre os suecos o Rei Frederico II caiu ao mar e a água estava congelada. Jorgen, vendo aquilo, pulou na água e conseguiu salvar o Rei, mas contraiu uma pneumonia que rapidamente levou-o à morte. Isso está no livro do Vedel sobre a história da Dinamarca. O Rei Frederico II transferiu aquela sua gratidão para com seu tio para Tycho. Nessa ocasião Tycho voltou para a Dinamarca, mas sua família não via com bons olhos a idéia dele se dedicar ao estudo dos céus. Tycho voltou então para a Alemanha, indo para Augsbug. Lá, conheceu alguns astrônomos amadores muito ricos, ficou claro que era necessário construir grandes e caros instrumentos de observação para que a Astronomia pudesse ser aperfeiçoada.

Os grandes quadrantes. Foi ali que começou a tarefa de realizar observações cada vez mais precisas. Sem elas a Astronomia nunca teria saído do estado em que se encontrava. De Augsburg foi estudar na Universidade de Wittenberg, em 1566. Apesar de não haver se matriculado oficialmente, passou a assistir Física na Escola e regularmente às aulas de Astronomia de Caspar Peucer. A peste negra assolou Wittenberg e ainda naquele mesmo ano e Tycho foi para a Universidade de Rostock.

Em Rostock brigou com um colega que dizia ser melhor de matemático do que ele. Tycho desafiou-o para um duelo e acabou por perder o nariz. Ttcho passou o resto da vida usando uma prótese de metal, era necessário untar a peça para mantê-la sempre no lugar. No ano seguinte Tycho ainda tentou retornar Rostock, mas a justiça aplicou-me uma multa devido ao tal duelo. Em 1568 foi para a Universidade da Basiléia, na Suíça. A cidade linda e bastante civilizada junto ao rio Reno. Tycho ficou pouco tempo por lá, mas guardou ótimas lembranças do local. Voltou para lá tempos depois.

Aos vinte e seis anos, em 1570, voltou para a Dinamarca e foi morar com meu tio por parte de mãe, Steen Bille. Ele era um sujeito dinâmico, havia fundado a primeira fábrica de papel da Dinamarca. Ele era também o único na família, na época, que apoiava seu amor pelos astros.

Em 1572 aconteceu algo que transformou definitivamente Tycho, ele havia passado a noite em claro no laboratório de Alquimia de Steen Bille e olhando para o céu se deparou com uma estrela muito brilhante na constelação de Cassiopéia; ela era mais brilhante do que Vênus. Imaginem só, ela brilhava até durante o dia! Tycho observou a supernova e ficou tão impressionado com aquele fenômeno que chamou outras pessoas para testemunharem a fim de se certificar que não se tratava de uma alucinação.

O aparecimento de um novo objeto nos céus provocou um intenso debate: ele estaria localizado abaixo ou acima da Lua? Se estivesse abaixo, tudo bem, mas se estivesse acima . Teríamos uma mudança no céu antes tido como imutável.Os astrônomos todos correram para determinar o local da tal estrela Nova. Todos tentavam determinar a paralaxe, o deslocamento aparente daquele objeto em relação às demais estrelas. A idéia era medir o ângulo de visada entre a estrela Nova e uma outra estrela, mudar de local e medir novamente. Se a tal estrela Nova estivesse próxima da Terra ela deveria apresentar um deslocamento angular aparente, uma paralaxe. Maestlin de Tubingen, que foi professor do Kepler mediu e não encontrou paralaxe nenhuma; Thomas Diggs, na Inglaterra também. Mas as medidas deles eram muito imprecisas, de forma que quando Tycho mediu a tal paralaxe com os meus novos instrumentos, toda a Europa voltou sua atenção para o seu trabalho. Aquilo o colocou na vitrine.

Tycho Também não encontrou qualquer paralaxe. A questão é que dentro da precisão das medidas haviam sido feitas a tal estrela Nova deveria, no mínimo estar para além da oitava esfera das estrelas. Isso foi um golpe tremendo no dogma da imutabilidade do Cosmos aristotélico que havia se tornado a visão da Igreja Católica.

Tycho era luterano! Não muito convicto, é claro, pois sempre foi um místico e, além disso, dado a bebedeiras, mas ainda assim um luterano. Ele hesitou publicar seus estudos porque não ficava bem para um nobre publicar livros na época. Mas decidido a romper com o preconceito no ano seguinte publicou um livro sobre a estrela Nova, o título era:Sobre a Nova Estrela Nunca Vista Antes.

Visão atual da SN 1572.

Acima do centro do " W " da constelação Cassiopeia surgiu a SN1572 relatada por Tycho.

Logo após esse evento, em 1574, alguns nobres mais jovens da corte em Copenhague pediram que Tycho lhes desse aulas de Astronomia e que falasse sobre a descoberta a respeito daquela estrela Nova. Mais uma vez, Tycho hesitou. Dar aulas não era coisa para nobres. Ensinar era coisa para os pobres; neste ponto a coisa não mudou muito; Tyson deu as tais aulas na Universidade de Copenhague. No íntimo ele se sentia feliz por falar sobre coisas que nenhum outro poderia falar, pois ninguém tinha a possibilidade de fazer medidas tão precisas quanto as dele. O próprio Rei pediu-lhe para dar as tais aulas, Tycho não tinha mais como escapar. No ano seguinte, em 1576, ele já era famoso por toda a Europa. Decidiu, então, desfrutar da fama e fazer uma longa viagem encontrou-se com astrônomos por todo continente. Aproveitou para rever a Basiléia e pensou mesmo em se estabelecer por lá. O Rei, Frederico II, ficou muito preocupado com a possibilidade de perder os serviços do astrólogo real e ofereceu-lhe vários castelos para que ele voltasse à Dinamarca. Tycho recusou todos eles, mas quando o rei lhe ofereceu,em 1576, a posse da ilha de Hven e muitos recursos materiais para construir um castelo e um observatório, do modo que Tycho desejasse, este resolveu aceitar. Hven, que atualmente é chamada apenas de Ven, significava a ilha do céu. Ela fica no meio da baia que se estende entre a Dinamarca e a Suécia. Na época pertencia à Dinamarca, hoje pertence à Suécia.

Tycho recebeu do rei muito dinheiro para viabilizar seu projeto do observatório na ilha, a quantia equivaleria a aproximadamente 10% do orçamento da Dinamarca. Nem o projeto Apolo dos americanos para chegar à Lua, mobilizou, proporcionalmente, tantos recursos de uma nação.

Tycho Construiu Uraniborg, o “Castelo dos Céus”, um imenso palácio de três andares especialmente projetado,sob sua supervisão, por um arquiteto alemão, para ser o maior observatório astronômico do mundo. Ele tinha uma ótima biblioteca e uma grande quantidade de instrumentos de madeira e bronze, como quadrantes, astrolábios, réguas de paralaxe, esferas armilares e relógios dos mais precisos. Tudo gigantesco e em dobro. Uraniborg era suntuoso, tinha instalações luxuosas para Tycho e acomodações para vários estudantes de Astronomia e para toda uma equipe de ajudantes. Tinha jardins, laboratório de alquimia no porão, tinha uma gráfica, uma fábrica de papel e tinha até enormes salões de festa. Tycho dava festas incríveis, às quais compareciam nobres, príncipes e até reis. Havia um anão para fazer graças nas festas e um alce de estimação. O Alce caiu de uma escada e isto entristeceu muito a Tycho, todo o dinheiro na verdade vinha, principalmente, das riquezas que haviam sido expropriadas da Igreja com a Reforma Protestante. Sem ela, não teria havido Uraniborg. Uraniborg era uma festa em todos os sentidos, dos prazeres intelectuais aos prazeres da vida. Lá Tycho teve muitos filhos, deu festas,e, sobretudo, observou atentamente o céu, com a ajuda dos seus instrumentos e de seus auxiliares. Uraniborg era mais que um observatório era uma verdadeira escola de Astronomia. Foram seus discípulos em Uraniborg, dentre outros, Peder Jacobsen Flemlose, John Hammond, Elias Olsen Morsing, Gellius Sascerides, Paul Wittich, Willem Janszoon Blaeu e, acima de todos, Christian Sorensen, conhecido como Longomontanus, seu principal auxiliar.

Kepler nunca foi propriamente aluno de Tycho, mas apenas um ajudante, Tycho o conheceu perto de sua morte, quando já estava morando em Praga. Ele havia estudado com o Maestlin, em Tubingen. Tycho não tinha muita simpatia por Kepler, ele o considerava teimoso. Na verdade Tyson só aceitou Kepler como seu ajudante em Praga, porque confiava nos seus dotes matemáticos e, estando no fim da vida, acreditava precisar da sua ajuda para estabelecer a veracidade do meu modelo do Cosmos. Longomontanus havia falhado naqueles cálculos para ajustar a órbita de Marte. E Kepler, por seu lado, queria mesmo era botar a mão nos seus dados para tentar provar as idéias dele, que eram bem diferentes das de Tycho, sobre o Cosmos. Na ótica de Tycho Kepler era um interesseiro e um chato.

Os livros didáticos dizem que Tycho deixou os seus dados para Kepler e insinuam que ele continuou a sua obra. Mas não foi bem isto que ocorreu. Kepler pensava bem diferentemente de Tycho. Kepler precisava dos dados que ficaram com a família de Tycho. Kepler se apossou de boa parte dos dados após a morte deste.

O MODELO DE TYCHO

Quando ainda morava em Uraniborg em 1577 surgiu um cometa nos céus (Halley) e Tycho se lançou à tarefa de medir a sua posição, tentou determinar se ele estava no mundo sublunar e se era, portanto, um fenômeno atmosférico, como muitos pensavam, ou se estava no mundo supralunar. Àquela época Tycho levava em conta a correção da posição dos astros devido à refração da luz e com os seus muitos e gigantescos instrumentos pode medir tudo com bastante precisão. Uraniborg tinha dois conjuntos separados de instrumentos, de modo que as medidas eram sempre feitas, simultaneamente, em dobro. As observações levaram-no a concluir que o tal cometa não apenas era um fenômeno supralunar, assim como antes havia constatado para aquela estrela Nova de 1572. Descobriu também que ele cruzava as várias esferas celestes. Isso abalou muito as crenças cosmológicas da época. A Igreja não respondeu às observações de Tycho, mas as tais esferas de cristal que sustentavam os planetas foram caindo em desuso. Passou-se a falar desde então em órbita dos planetas, não mais em esferas.

Tycho na verdade nunca rompeu totalmente com o dogma aristotélico, ele sempre foi, no fundo, um aristotélico. Ele acreditava que os corpos que caiam, caiam porque precisavam realizar seu intentode buscarem o centro do Universo, o centro da Terra. Se por um lado ele já não aceitava o modelo de Ptolomeu, que conduzia a enormes falhas nos cálculos das posições dos astros, por outro lado, ele ainda era, no fundo, um geocentrista que não aceitava de modo algum o modelo copernicano, Porém contra a sua vontade havia contribuído para desafiar o velho cosmos aristotélico.

Tycho desavisadamente havia desafiado a crença aristotélica da imutabilidade dos céus, de certo modo pode-se dizer que ele criou um clima propício para a aceitação das idéias de Copérnico e posteriormente das de Galileu.

Contra a sua vontade realmente, pois ele tinha boas razões para não ser um copernicano. Qualquer astrônomo da época teria duvidado. Não haveria como ser copernicano tendo acesso aos dados que Tycho teve.

Tycho estava empenhado em determinar a paralaxe das estrelas. Se o sistema copernicano fosse verdadeiro então a Terra se moveria ao redor do Sol, certo? Pois bem, se a Terra se movesse em torno do Sol, como afirmava Copérnico, nós deveríamos ver as estrelas sofrerem deslocamentos aparentes, paralaxes,? Lembrem-se que após aproximadamente seis meses, entre o periélio e o afélio, estaríamos do outro lado da órbita da Terra em torno do Sol, certo?

Tycho mediu com a maior precisão possível as posições das estrelas com seis meses de intervalo. E qual a paralaxe que achou? Nenhuma, absolutamente nenhuma! Então Tycho na época só poderia concluir duas coisas, ou uma ou a outra. A primeira, é que a falta de paralaxe indicava que a Terra não se movia, como queria Ptolomeu; e a segunda, é que as estrelas estivessem tão distantes que o Universo deveria ser praticamente infinito, como queria Copérnico.

Hoje é fácil pender para a segunda hipótese mas admitir que o Universo fosse praticamente infinito pareceu absurda, como pareceu a quase todo mundo naquela época. Por outro lado, admitir que a Terra estava parada no centro do Universo era muito convidativo. Tycho optou por essa resposta. Apesar de haver abalado as estruturas do edifício aristotélico, de chegar a formular duas possibilidades de resposta para Quadrante construído por Tycho.

Tycho escolheu a mais conservadora das duas possibilidades. A outra pareceu-lhe uma loucura. Tycho ficou com um enorme problema para resolver: encontrar um outro modelo, uma terceira via,nem Ptolomeu, nem Copérnico.

Por volta de 1583 que eu me inspirado no antigo modelo de Heráclides do Ponto, um antigo pitagórico meio esquecido, que Tycho criou seu próprio modelo. O seu modelo era muito semelhante ao dele. Sem explicar agora os detalhes técnicos, a coisa era mais um menos um compromisso entre o melhor dos dois sistemas, o de Ptolomeu e o de Copérnico. Os planetas giravam em torno do Sol, não mais da Terra, como queria Copérnico; no entanto, o Sol e os planetas com ele, giravam todos juntos em redor da Terra. Aquele modelo de compromisso parecia esteticamente perfeito, ele só precisava encontrar as peças de evidência. Foi ai que ele mergulhou febrilmente na coleta de dados observacionais que apoiassem o meu sistema.

Existiam vantagens desse sistema em termos explicativos, em relação aos outros dois. O modelo de Tycho veio depois do de Copérnico. Ele, claro, havia lido as coisas do Copérnico e suas medições eram bem mais precisas que as de Copérnico naquele momento.

Na verdade o modelo do Copérnico só ficou mais preciso depois que Kepler enunciou suas leis, e a aceitação das idéias do Copérnico, depois de modificadas pelo próprio Kepler, a certeza só veio também após a nova Física de Galileu e de Newton darem à teoria de Copérnico um respaldo que a Física de Aristóteles não podia dar. Mas na época a teoria de Tycon tinha mais lógica que a de Copérnico.

No no 2000 o European Journal of Physics publicou um artigo da Forinash e do Rumsey sobre um curso da história da ciência para estudantes de Física que fala sobre o modelo de Tycho. Tycho considerava o sistema de Copérnico uma loucura. Como os corpos deveriam cair para o centro do Universo, segundo Aristóteles, se a Terra não estivesse no centro do mesmo, como dizia o Copérnico, nós veríamos os corpos caírem na direção do tal centro, o Sol, por exemplo, e não como vemos na realidade, em direção ao centro da Terra. Tycon rejeitava a idéia de Copérnico e tentava contradizê-la baseado em observações da realidade da queda dos corpos, e descrevia a concepção aristotélica de que cair significa dirigir-se ao centro da Terra.

Além da loucura de imaginar que os corpos deveriam cair em direção ao Sol, no seu modo aristotélico de ver as coisas, tinha também o fato de que se a Terra estivesse girando os corpos não cairiam aos pés dos locais em que haviam sido soltos, como sabemos que caem, mas para trás destes pontos. Os pássaros não conseguiriam voar devido ao vento da Terra se deslocando no espaço. São coisas dessa natureza, e para completar tinha o fato de que ele não havia achado qualquer paralaxe para as estrelas, o que ao menos para Tycho indicava que a Terra deveria estar parada no centro do Universo.

Tycon estava coberto de razão, vendo as coisas do seu ponto de vista aristotélico. Suas observações, interpretadas com os olhos teóricos do aristotelismo, só poderiam tê-lo levado às conclusões que chegou. O problema não estava nas suas observações, mas na necessidade de uma outra Física, radicalmente diferente da de Aristóteles, para dar um sentido completamente diverso naquilo que estava observando. E isso só veio com o Galileu e com o Newton.

TYCHO CRUEL

Tycho era maldoso com os camponeses na ilha de Hven. Era mesmo cruel e explorava os camponeses a um ponto que até um Rei se revoltou. A Construção do observatório foi feita por um arquiteto alemão sob sua supervisão e marcou época na história da arquitetura escandinava. Na sua base havia uma tipografia alimentada por uma fábrica de papel própria, uma farmácia e a fornalha de alquimia. Além disso, Tycho mandou construir uma prisão para encarcerar súditos insubordinados e inquilinos que deixassem de pagar os aluguéis... ali Tycho viveu por vinte anos como um verdadeiro senhor feudal, presidindo banquetes formidáveis a visitantes ilustres. Não faltava nem mesmo o bobo da corte, um anão chamado Jepp que ficava sentado aos seus pés, tagarelando sem cessar no meio da confusão geral. Esse estranho personagem, que recebia bocados ocasionais de comida da mão de seu mestre, era também um vidente talentoso. Sempre que alguém caía doente em Uraniborg, o anão fazia previsões sobre o destino do doente, cuja a recuperação ou morte ele sempre acertava. Entre companhia de Tycho de criados, estudiosos e assistentes havia também uma camponesa, Christine, que viveu com ele durante 26 nos e teve oito filhos.Eles não puderam se casar formalmente por causa das origens humildes de Christine, mas Tycho obrigava todos a tratá-la com deferência e cortesia devidas à mistress de Uranienborg.

Após a morte de do Rei Frederico II que morreu de bebedeira conforme Vedel conta no livro sobre a história da Dinamarca. A Vida de Tycho mudou radicalmente. Frederico sempre o havia apoiado, Tycho havia lhe prestado bons serviços. Previsões astrológicas diárias, além de todo ano uma espécie de prognóstico astrológico do que poderia acontecer. Em 1577, ano que o cometa apareceu, Tycho fez um prognóstico especial. Além disso como um discípulo de Paracelsus, que sempre foi, preparava remédios no seu laboratório de Alquimia. Foram aquelas coisas que garantiram o apoio do Frederico. Tycho também fez os horóscopos de todos os filhos do rei ao nascerem, até o de do Cristiano IV.

Cristiano IV era o filho mais velho do Frederico, que assumiu o trono em 1588 com a morte do pai. Ele era muito jovem e não gostava de Tycho. A coisa foi degenerando. Tycho não era lá nenhuma flor, mas tinha uma competência reconhecida mundialmente, enquanto o Cristiano IV que era um jovem rei tomando posse de seu reino, vivia lhe mandando cartas com reclamações. Cristiano ficava exigindo satisfação para tudo. Tycho era então uma figura odiada em toda a Dinamarca, devido aos seus desmandos. Tratava seus inquilinos de maneira cruel, exigindo deles trabalho e bens aos quais não tinha direito e os prendia quando desobedeciam. Era rude com todos os que o desagradavam e entrou em atrito com o jovem rei Christian IV. a gota d'água foi quando desafiou as decisões dos tribunais da província, mantendo preso um arrendatário e sua família. Chegou ao ponto que Tycho não podia mais trabalhar em suas observações. Foi então que em 1597 Tycho resolveu por um fim naquilo tudo. Arrumou todas as suas coisas, desmontou e empacotou meus gigantescos instrumentos e saiu pela Europa procurando um lugar onde pudesse trabalhar em paz. Mas antes de sair deu conselhos para as próximas gerações. "um cientista tem que ter uma mente cosmopolita, pois não pode esperar jamais que autoridades ignorantes apreciem o valor do seu trabalho".

Tycho procurou um local de trabalho baseado em uma idéia central: "minha pátria é onde eu me sinta bem e tenha um céu por cima para ser observado".

Tycho em 1597, então com 51 anos, vagou pela Europa com sua família e com seus instrumentos.

A história de Tycho contém detalhes que podem não parecer convenientes. Porque, geralmente, o que se conta são mitos e não história.

Tycho não é muitas vezes convidado a entrar na história nos livros didáticos se me encaixar em uma linha de continuidade da história dos que venceram. Mas, mesmo levando em conta seus pontos de vistas vencidos, eles ainda assim são fundamentais para entender porque o trabalho do Galileu, após a sua morte, foi tão necessário para a aceitação das idéias de Copérnico. Sem compreender o seu pensamento, fica um certo hiato em relação ao todo.

As pessoas não se dão conta de que inicialmente as idéias de Copérnico pareciam coisas de doido. Tycho deu um impulso monumental à Astronomia. A moderna Astronomia é construída em um jogo entre observações quantitativas e teorias que possam ser testadas e que tentem explicar aquelas observações segundo algum raciocínio matemático. Pois bem, essa atitude observacional rigorosa começa com Tycho.


Tycho não poderia raciocinar interpretando a realidade observada com a Física do Galileu e do Newton já que eles nasceram depois de sua morte.

Tycho saiu pela Europa, em 1597, com sua família e os meus instrumentos. Passou por várias cidades alemãs, dentre elas Wandsbech, perto de Hamburgo. Lá teve uma idéia brilhante: dedicar o seu novo livro ao Imperador Rodolfo II. Autoridades adoram esse tipo de homenagem. No fundo as autoridades se sabem insignificantes e com um pouquinho de jeito, fingindo que eles são pessoas admiráveis, consegue-se chegar lá. Foi em Wandsbech que Tycho escreveu o livro sobre os seus famosos instrumentos. Chamava-se: Instrumentos para a Astronomia Restaurada. Aquela dedicatória surtiu efeito e ano seguinte de 1599 o Imperador Rodolfo II convidou-me para estabelecer-me em Praga como Matemático Imperial. Ofereceu-me um salário anual de 3000 florins e um castelo a sua escolha. Tycho aceitou na hora e mudou-se para Praga.

O matemático imperial gastava o tempo, essencialmente, com três coisas: fazer os horóscopos que o Imperador esperava, tentar ajustar o meu modelo cosmológico às observações coletadas e beber. Tycho tentava a todo custo fazer cálculos que ajustassem as suas observações ao meu modelo cosmológico, pois àquela altura já tinha um calhamaço de anotações compiladas. Mas havia problemas, principalmente com os dados da órbita de Marte. Eles não se encaixavam direito no seu modelo e ele tinha certeza de que as observações estavam corretas. Longomontanus, que era um grande matemático e havia ido com ele para Praga, vinha trabalhando há muito naquilo, sem obter sucesso. Em desespero Tycho retornou às observações, para corrigir possíveis falhas, pois não sabia mais o que fazer, mas ele já havia perdido a energia, já não era mais o mesmo dos tempos de Uraniborg. Foi então que decidiu, com o apoio do Imperador, contratar novos auxiliares. A Longomontanus vieram juntar-se novos e talentosos astrônomos: David Fabricius, Johannes Mueller, Melchior Joestelius e Kepler.

Kepler era muito talentoso e teimoso, Tycho indicou a ele o problema da órbita de Marte, pois ele parecia incansável, dedicando-se de corpo e alma a tentar resolver o problema com o qual estivesse envolvido. Kepler tinha umas idéias interessantes, mas que pareciam meio loucas; acreditava que as órbitas dos planetas se encaixavam segundo esferas dentro dos sólidos platônicos. Inicialmente ele era bem mais pitagórico do que Tycho, acreditava também no fogo central do Filolau, mas foi se tornando aos poucos um copernicano. Tycho esperava que Kepler tomasse os seus dados e ajustasse os mesmos ao seu modelo e não àquela sua antiga maluquice de esferas centradas em sólidos platônicos ou ao modelo copernicano, mas Tycho não viveu o suficiente para ver os resultados. Tycho tinha muito receio que com a sua morte Kepler usasse os seus dados para detratar seu o modelo e para tentar provar algumas daquelas suas loucuras. Por isso, Tycho jamais teria deixado os dados para Kepler. Depois da morte de Tycho, Kepler virou tudo pelo avesso. Pegou os dados, mas os dados pegaram ele. Àquela altura Kepler já era mesmo um copernicano convicto e usou os dados para tentar validar o modelo de Copérnico, mas a maldição da órbita de Marte também o perseguiu. Passou muitos anos atormentado até chegar na idéia da elipse. Kepler fazendo justiça à precisão das medidas de Tycho, foi forçado a abandonar as órbitas circulares copernicanas, assim como já havia abandonado antes o seu modelo de sólidos platônicos e também o modelo de Tycho. Sem os dados de Tycho não haveria as leis de Kepler.

Tycho morreu em Praga no dia 24 de outubro de 1601. As versões oficiais contam Tycho bebeu muito e ficou envergonhado de sair para urinar, na presença de nobres, e continuou bebendo. Aquilo teria causado uma ruptura da bexiga e uma infecção urinária que o levou à morte.

Mas existe outra versão para sua morte, recentemente pesquisadores analisando fios de cabelo de Tycho detectaram traços de chumbo e concluíram que ele poderia ter sido envenenado ou o chumbo provinha do grude que ele usava para colar o nariz.

SONDA SE ESPATIFA COM SUCESSO EM MERCÚRIO

06/05/2015

O fim da missão Messenger, na semana passada, marcou o encerramento do primeiro reconhecimento completo do planeta Mercúrio.

Apesar do sabor agridoce que envolve o inevitável fim de qualquer missão espacial, a Nasa preferiu realçar o enorme sucesso da sonda.

Ao longo dos últimos quatro anos, a Messenger transformou o que até então era o "patinho feio" do Sistema Solar em um planeta cheio de mistérios, guardião de segredos sobre os processos de formação planetária e quiçá da origem da vida na Terra.

Até então, apenas uma outra espaçonave havia passado por lá –a americana Mariner-10–, e ainda assim sem chegar a entrar em órbita do pequeno mundo.

Para que se tenha uma ideia, tudo que tínhamos sobre Mercúrio antes da Messenger equivalia a um mapeamento de cerca de 45% da superfície, feito em baixa resolução.

Observá-lo com telescópios também não é a coisa mais fácil do mundo. Como ele é o planeta mais próximo do Sol, sua posição no céu nunca se distancia muito da do astro-rei. E aí o problema é grande.

O Telescópio Espacial Hubble, por exemplo, nunca pôde ser apontado para Mercúrio, pelo risco de que a luz solar danificasse sua delicada óptica.

OS PLANETAS PERDIDOS DO SISTEMA SOLAR

25/03/15

Você já reparou como muitos dos sistemas planetários descobertos até agora têm vários planetas localizados em órbitas bem pequenas, bem menores que as da Terra? Pois bem. Agora uma dupla de astrônomos nos Estados Unidos está propondo que o Sistema Solar também pode ter sido assim nos seus primórdios, com vários planetas maiores que o nosso ocupando órbitas mais internas.

Será que o Sistema Solar já foi parecido com Kepler-11, sistema que tem seis planetas maiores que a Terra em órbitas próximas de sua estrela? Uma dupla de pesquisadores acredita que sim. (Crédito: Nasa)

Certo, fácil falar. Mas onde estão esses planetas agora? De acordo com simulações realizadas por Greg Laughlin, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, e Konstantin Batygin, do Caltech (Instituto de Tecnologia da Califórnia), esses mundos primordiais teriam sido destruídos por um evento cataclísmico, e foi isso que viabilizou o posterior surgimento da Terra. Se os pesquisadores estiverem certos, mundos de pequeno porte e com atmosferas modestas, como o nosso, podem ser bem mais raros do que antes se imaginava.

A conclusão é bombástica, porque enfatiza que muitos dos planetas detectados fora do Sistema Solar que, pelo porte, se assemelhariam à Terra podem na verdade ser completamente diferentes. “Dramaticamente, nosso trabalho implica que a maioria dos planetas com massa similar à terrestre é fortemente enriquecida em elementos voláteis e é inabitável”, escrevem os pesquisadores em seu artigo, publicado na última edição do periódico “PNAS”.

DE ONDE VEIO ISSO?
Parece uma conclusão extraordinária. E é mesmo. Estamos falando de eventos hipotéticos ocorridos há 4,6 bilhões de anos, dos quais há praticamente nenhuma evidência. O trabalho é altamente especulativo e explora tudo que temos descoberto sobre a formação de planetas nas últimas duas décadas. Vamos recapitular esses passos, e aí a história da pesquisa vai se assemelhar muito à clássica desculpa de bêbado: “Sabe como é, uma coisa levou a outra…”

Tudo começa em 1995, quando o primeiro planeta em torno de outra estrela similar ao Sol, 51 Pegasi b, foi descoberto. Ele era um gigante gasoso, como Júpiter. Até aí tudo bem. O problema é que ele completava uma volta em torno de sua estrela em coisa de quatro dias. Era algo simplesmente impossível, a julgar por tudo que achávamos que sabíamos sobre formação de planetas. Bastou essa única e solitária descoberta para colocar nossos frágeis modelos em xeque, inspirados unicamente pela arquitetura do nosso próprio sistema. Vamos a ela.

Ao redor do Sol, os planetas estão distribuídos confortavelmente em longas órbitas, com os mundos rochosos e menores na região interna do sistema e os gigantes gasosos na região externa. O mais interno dos planetas, Mercúrio, é também o menor, e completa uma volta em torno do Sol em 88 dias.

Compare isso à bizarrice de 51 Peg b — um planeta gigante praticamente colado à sua estrela. Os cientistas estavam convencidos de que aquele mundo jamais poderia ter se formado ali, pois a estrela recém-nascida teria “soprado” todo o gás daquela região antes que o planeta pudesse acumulá-lo em sua volumosa atmosfera. Com isso, os astrônomos começaram a levar a sério a noção de migração planetária — o fato de que interações entre mundos recém-nascidos e o disco de gás e poeira que circunda a estrela e dá origem a eles poderia fazer com que suas órbitas se deslocassem.

No fim das contas, duas décadas e mais de mil exoplanetas depois, já sabemos que o caso de 51 Peg b era mesmo extremo — menos de 1% das estrelas têm um “Júpiter Quente” como ele. Contudo, também restava conclusivamente demonstrado que a migração planetária, em diferentes escalas, era um fenômeno bem possível e comum.

Ao mesmo tempo, com o aumento da amostra de sistemas, descobrimos que o nosso Sistema Solar também não era lá a coisa mais comum do Universo. Muitos dos exoplanetas menores que Júpiter se distribuem em órbitas bem mais próximas de suas estrelas que as vistas nos nossos quatro mundos rochosos — Mercúrio, Vênus, Terra e Marte.

Laughlin e Batygin citam em seu artigo o caso emblemático do sistema Kepler-11, descoberto em 2011, que tem seis planetas, todos eles com diâmetros entre duas e quatro vezes o da Terra, distribuídos por uma região apenas um pouco maior que a órbita de Mercúrio. Ou seja, onde aqui temos apenas um mundo com meio décimo da massa terrestre, lá existem seis planetas com uma massa total equivalente a pelo menos 40 Terras. E o detalhe sinistro: o Sol e a estrela Kepler-11 são bem parecidos, o que faz supor que talvez ambos tenham tido mais ou menos a mesma quantidade de material ao seu redor para formação planetária. Para onde foi essa joça toda em nosso Sistema Solar, considerando que os nossos quatro planetas rochosos não somam nem três massas terrestres?

REFINANDO O SISTEMA SOLAR
Enquanto isso, os modelos de formação do Sistema Solar encontravam suas próprias dificuldades. Mesmo modulando a quantidade de material para acabar com uma massa compatível com a dos planetas que temos por aqui, as simulações não produziam de jeito nenhum um Marte com o tamanho certo. Ele sempre saía “maior que a encomenda”, mais ou menos como a Terra.

Isso até 2011, quando um grupo de pesquisadores publicou na “Nature” um artigo sugerindo uma solução. A resposta estaria na migração de Júpiter. Suponha que ele tenha se formado a 3,5 UA de distância do Sol (uma unidade astronômica é a distância média Terra-Sol, cerca de 150 milhões de quilômetros) e depois migrado para dentro até uma posição a cerca de 1,5 UA, perturbando o disco de gás e poeira naquela região, para finalmente migrar para fora, até 5,2 UA (sua posição atual), puxado por Saturno, recém-nascido. Se tudo isso aconteceu, as simulações resultantes produzem Marte no tamanho certo e também explicam a distribuição dos objetos do cinturão de asteroides e a presença de água nos planetas rochosos.

A farra do Grand Tack, a migração temporária de Júpiter e Saturno (Crédito: Kevin Walsh et al.)

Desde então, essa hipótese, conhecida como “Grand Tack”, tem sido levada bastante a sério. Afinal, os exoplanetas mostram que migração planetária é um fenômeno mais que comum. Por que não poderia ter acontecido em nosso próprio sistema?

E foi aí que “uma coisa levou a outra” no trabalho de Laughlin e Batygin. Eles pensaram: e se o nosso Sistema Solar também começou com um monte de planetas na região interna do disco, que teriam se formado na mesma época de Júpiter, o que o Grand Tack teria causado em suas órbitas?

DEVASTAÇÃO
O resultado foi basicamente um massacre. As órbitas são bagunçadas, os planetas acabam colidindo uns com os outros, produzem uma reação em cadeia, tudo vira um monte de pedregulhos novamente e a maior parte desse material acaba caindo na direção do Sol. O que sobra acaba formando novos planetas — dessa vez bem menores e mais espaçados. Mercúrio, Vênus, Terra e Marte. Nós.

Imagem de uma das simulações de Batygin e Laughlin do que teria acontecido no nosso Sistema Solar — uma bagunça. (Crédito: Konstantin Batygin et al.)

Uma pergunta que pode ter ocorrido a você a essa altura: foi isso mesmo que aconteceu? Atenção para a resposta mais honesta que se pode dar em ciência: não sabemos.

ALTERNATIVA
Em contrapartida, outra hipótese tem sido defendida em trabalhos recentes pelo astrônomo brasileiro André Izidoro, pesquisador da Unesp (Universidade Estadual Paulista) e da Universidade de Nice, na França. Em 2014, ele publicou um artigo no “Astrophysical Journal” mostrando que o Grand Tack não era realmente necessário para a formação de Marte — em vez disso, uma mera flutuação na densidade do disco na região poderia explicar o surgimento do planeta vermelho com seu tamanho observado.

“Ou seja, não pode ser assumido como verdade absoluta que Júpiter de fato migrou tanto para as regiões mais internas e voltou depois para uma região mais externa”, disse o astrônomo Jorge Meléndez, da USP (Universidade de São Paulo), que não participou de nenhum dos trabalhos. “O que eu não gostei do artigo da ‘PNAS’ é que ele não discute muito explicações alternativas, como a do trabalho do Izidoro”, completa.

Mas, se não houve Grand Tack, por que o Sistema Solar não tem lá suas superterras? Em parceria com alguns dos proponentes originais do Grand Tack, Izidoro acaba de mostrar que as superterras podem ser planetas originários das regiões mais externas que então migram para dentro — exceto se houver um gigante gasoso no meio do caminho para barrá-los. Em seu mais novo artigo, submetido em janeiro deste ano e aceito para publicação no “Astrophysical Journal Letters”, ele apresenta essa hipótese, sugerindo que Urano e Netuno — e possivelmente Saturno — talvez tivessem migrado para dentro e se tornado superterras ou mininetunos (terminando menores que seu tamanho atual por viajarem para regiões com menos gás durante sua formação), se Júpiter não estivesse no meio do caminho para impedi-los de passar.

Ou seja, Izidoro e seus colegas preveem que sistemas com muitas superterras próximas à estrela devem não ter gigantes gasosos afastados. E isso fornece um meio de testar a hipótese. No momento, apesar de quase 2 mil planetas descobertos, ainda nos faltam estatísticas confiáveis para apontar em qualquer direção. Se encontrarmos muitas superterras em sistemas com gigantes gasosos, saberemos que Izidoro está errado e Laughlin e Batygin devem estar na trilha certa. Por outro lado, se encontrarmos gigantes gasosos com no máximo uma superterra mais interna (as simulações mostram que, em algumas raras ocasiões, a superterra consegue “pular” o gigante gasoso e migrar para dentro sem ser ejetada do sistema), e mais frequentemente nenhuma, então saberemos que Izidoro e seus colegas acabaram acertando o alvo. Nesse caso, poderemos concluir que o Sistema Solar provavelmente nunca teve as superterras primordiais que a dupla da Califórnia propõe.

Talvez essa história toda seja cifrada demais para quem espera da ciência respostas claras e inequívocas. Mas hoje fizemos uma visita aos “porões da astronomia”, por assim dizer. Tiramos os esqueletos do armário e mostramos muito mais o que não sabemos do que o que de fato compreendemos. É aquele estágio de confusão que antecede os consensos, em meio a debates de hipóteses conflitantes, todas passíveis de teste por experimentos (no caso, simulações) e observações (no estudo de exoplanetas). E essa na verdade é a grande força da ciência. Ela não permite que as ideias — por mais belas que sejam — se sobreponham aos fatos. E, no processo, ainda ganhamos um lampejo mais claro da incrível força criativa da natureza. Ainda não sabemos com que receita exata se produzem as arquiteturas dos exoplanetas. Mas já temos a convicção de que elas são mais variadas do que sequer conseguimos imaginar. Que bom!

PARA IR MAIS FUNDO
Em tese, o texto acabou aí em cima. Mas, se você ainda não se cansou do tema, logo abaixo vai a entrevista que fiz com o russo Konstantin Batygin, um dos autores da hipótese das superterras solares, sobre seu trabalho na “PNAS”. Com 28 anos, ele é professor assistente do Caltech e foi eleito um dos “30 abaixo de 30″ da revista “Forbes”, que destaca os cientistas que despontam ainda jovenscomo expoentes acadêmicos. (Aviso aos navegantes: o papo é tão cabeludo quanto ele.)

O astrônomo russo Konstantin Batygin, autor do artigo das superterras solares. (Crédito: Caltech)

Pergunta – É interessante propor que o Sistema Solar tinha mais planetas mais internos que Mercúrio, mas isso não entra em conflito com nossos modelos mais aceitos de formação planetária quando aplicados ao Sistema Solar? A maioria dos pesquisadores tende a explicar exoplanetas próximos à estrela por meio de migração, em vez de formação in-situ. Por que vocês acharam que deviam inverter isso?

Konstantin Batygin - O modo exato de formação planetária, aplicado a sistemas planetários compactos, permanece uma questão controversa, mas de fato não é muito crucial para o modelo que apresentamos. Se nosso entendimento de formação de planetas gigantes está correto, então a formação de planetas sólidos, como superterras e netunos, deve acontecer antes da formação de Júpiter e Saturno, porque eles agem como núcleos que mais tarde acretam gás para se tornar gigantes. Além disso, formação de planetas gigantes é fundamentalmente não muito eficiente, de forma que o número de núcleos provavelmente excedeu o número de gigantes gasosos por uma fração substancial (as estatísticas extra-solares confirmam isso). Portanto, independentemente de as superterras terem se formado in-situ ou distantes e depois carregadas para dentro por migração extensa, é provável que elas tenham existido no Sistema Solar antes que Júpiter e Saturno tenham se formado e iniciado sua jornada.

Pergunta – Eu pensei que neste momento a maioria dos pesquisadores concordasse com a ideia de que os planetas gigantes (Júpiter e Saturno, no nosso caso) se formassem antes, porque eles precisavam acretar rápido o suficiente de forma que o gás não tenha ainda sido inteiramente dissipado pela estrela nascente. Esse é um problema antigo dos estudos de acreção de núcleos, mas eu estava com a impressão de que a maioria dos cientistas hoje já favorece modelos em que Júpiter vem primeiro, e os planetas terrestres têm mais tempo de crescer até seus tamanhos finais. Não é isso? A maioria dos cientistas planetários não acredita que Júpiter veio primeiro em nosso Sistema Solar?

Batygin - Bem, esse é um assunto complicado. No Sistema Solar, a formação de planetas evidentemente aconteceu em duas ondas — a primeira gerou os planetas massivos: Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Essa primeira onda levou menos de 10 milhões de anos para se completar. A segunda onda ocorreu numa escala de 100 milhões de anos e gerou os planetas de baixa massa: Mercúrio, Vênus, Terra e Marte. É convencionalmente presumido que a maioria dos exoplanetas em órbitas compactas participou de migração induzida pelo disco (embora, como eu disse antes, esse ponto seja discutível). Então eles devem ter sido gerados enquanto o gás estava por aí, e portanto deveriam pertencer ao mesmo grupo de planetas que Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Note que até mesmo no Sistema Solar, Urano e Netuno representam núcleos que fracassaram em acretar quantidades substanciais de gás (eles têm apenas cerca de uma massa terrestre de hidrogênio e hélio cada um). O que o nosso estudo faz é sugerir que Urano e Netuno não foram os únicos núcleos fracassados do Sistema Solar. Em vez disso, sugerimos que antes que Júpiter tivesse se formado (de acordo com modelos de formação convencionais, a acreção de Júpiter leva cerca de 3 milhões de anos), o Sistema Solar gerou vários núcleos que eram parte do mesmo processo dominante de formação planetária que é comumente responsável por planetas com órbitas compactas que observamos em torno de outras estrelas.

Pergunta – Se vocês estiverem certos, então planetas do tamanho da Terra encontrados em órbitas mais compactas em torno de outras estrelas deveriam ser fundamentalmente diferentes da Terra. Contudo, para a maioria dos planetas com massa e tamanho similares aos da Terra que tiveram sua densidade medida, encontramos valores entre os da Terra e de Mercúrio. Isso não entra em conflito com sua expectativa de que esses planetas mais internos tivessem maior quantidade de material volátil e fossem menos densos que a Terra?

Batygin - Na verdade, medidas de densidade de superterras extra-solares variam enormemente. Algumas são consistentes com a densidade de rocha, outras com gelo, enquanto outras são muito mais baixas, indicando que devem ser enriquecidas em hidrogênio e hélio. Há um viés, contudo: é mais fácil medir as massas de planetas com densidades maiores, então eles tendem a ter barras de erro melhores. Mas geralmente composições de planetas extra-solares sugerem que planetas como a Terra (aqueles sem atmosferas apreciáveis) são uma exceção à regra, em vez da norma.

Pergunta – Eu sei que as densidades variam bastante para planetas do tipo superterra, mas estudos mais recentes, apresentados na última reunião da AAS, parecem mostrar que há uma forte correlação com tamanho: menos que 1,6 raio terrestre tende a ser planeta rochoso, mais que 1,6 raio terrestre tende a ser mininetuno. Isso não derruba a ideia de que é a história do sistema, em vez de suas propriedades intrínsecas, o que determina quem acaba se parecendo com planeta gigante ou não?

Batygin - Essa é uma pergunta excelente, mas a resposta a essa questão não é trivial por duas razões. Primeiro é que a evaporação importa. Deve existir algum tamanho crítico de objeto numa dada órbita aquém do qual, mesmo que você comece com uma atmosfera rica em hidrogênio, ela acaba soprada durante os estágios iniciais de formação planetária (porque o fluxo extremo de UV pode ser muito alto). Esse tamanho pode ser muito bem 1,6 raio terrestre para órbitas típicas de exoplanetas. Segundo é que uma vez que frações significativas de gás são introduzidas, as relações de massa-raio dos planetas podem se tornar bem complicadas. Ou seja, torna-se difícil traduzir o que um objeto de 1,6 raio terrestre significa em termos de massa. Pode ser um objeto rochoso com 4 massas terrestres ou um objeto rico em gás com 1,5 massa terrestre. Ambos podem produzir o mesmo raio. No fim das contas, parece que uma fração substancial dos exoplanetas observados (na classe das superterras) se formou enquanto havia gás, o que é a premissa inicial do nosso trabalho.

Pergunta – Por fim, não temos de lidar com o fato de que temos um viés observacional forte em favor de sistemas compactos, seja qual for o método, velocidade radial ou trânsito? Isso não deveria contar para determinarmos quão estranho nosso próprio sistema planetário parece ser?

Batygin - Com certeza sim, e esse viés observacional é cuidadosamente levado em conta. Considerando isso, cálculos estatísticos sugerem que cerca de metade das estrelas similares ao Sol observadas possuem planetas em órbitas compactas menos massivos que 20 massas terrestres. Isso deveria ser comparado com a taxa de ocorrência de gigantes gasosos como Júpiter e Saturno, que é de apenas cerca de 10%. Então, embora a formação de planetas seja comum, seu modo dominante gera preferencialmente objetos sub-jovianos em órbitas compactas.

OS PONTOS BRILHNTES DE CERES

Pontos brilhantes em Ceres parecem ser plumas de água, diz Nasa

23/03/15

É a pergunta que eu mais ouço por esses dias: e os pontos brilhantes na superfície de Ceres, o planeta anão? Ainda aguardamos a resposta definitiva, mas Andreas Nathues, líder da equipe da câmera da sonda Dawn e pesquisador do Instituto Max Planck, na Alemanha, apresentou as conclusões iniciais da Nasa, durante a 46a Conferência de Ciência Lunar e Planetária, nos Estados Unidos: provavelmente, são plumas de vapor d’água emanando de gelo localizado no fundo da cratera.

Imagem de Ceres obtida pela Dawn a 46 mil km do planeta anão revela dois misteriosos pontos brilhantes na superfície. (Crédito: Nasa)

Antes que alguém questione: ainda não há imagens disponíveis que sejam muito melhores do que as divulgadas até agora. E isso não é motivos para alimentar teorias da conspiração. Desde que a Dawn chegou a Ceres, no último dia 6, a espaçonave tem usado seus motores iônicos para suavemente espiralar na direção do maior membro do cinturão de asteroides, até atingir sua primeira órbita de trabalho, a 13.500 km de altitude, no fim de abril. Antes disso, no dia 10 de abril, haverá outra sequência de capturas de fotos, mas apenas 17% do planeta anão aparecerá iluminado. A coisa só ficará boa mesmo quando chegarmos ao final do mês e a Dawn desligar seus motores para a primeira bateria de observações científicas.

Contudo, ao analisar cuidadosamente as imagens já colhidas, os cientistas começam a apresentar suas interpretações e a produzir trabalhos científicos. E duas coisas estranhas marcam os pontos brilhantes. Por um lado, a topografia local parece indicar que eles emanam do fundo de uma cratera de 80 km de diâmetro e não estão numa elevação. Por outro lado, a análise do brilho conforme Ceres avança em sua rotação mostra que ele é fruto de reflexão de luz solar, mas que ainda permanece visível quando o fundo da cratera já está sob a sombra, além do chamado terminador — a linha que divide o lado iluminado do escuro.

“Durante o dia, o ponto evolui: ele fica mais brilhante. No anoitecer ele fica menos brilhante e na noite ele desaparece completamente”, disse Nathues em sua apresentação, segundo Emily Lakdawalla, blogueira da ONG Planetary Society que esteve no evento.

COMO EXPLICAR ISSO?
De acordo com Nathues, a melhor hipótese é que plumas de vapor d’água estejam emanando do fundo exposto de gelo da cratera. A coluna de vapor mais alta acaba refletindo luz solar quando o fundo já está no escuro, o que explica o padrão de luminosidade observado.

As imagens colhidas até agora são incapazes de “resolver” qualquer dos dois pontos brilhantes, ou seja, delineá-los com algum nível de resolução. Isso significa que o maior deles deve ter diâmetro menor que quatro quilômetros. A partir disso, os cientistas também puderam estimar o quanto de luz é refletido pela superfície (o chamado albedo) no ponto brilhante. Resultado: pelo menos 40% — mas pode ser muito mais. Esse nível de refletividade é consistente com uma superfície de gelo, mas não se trata da única explicação possível.

Juntando todas as peças, a confirmação de que Ceres tem algum tipo de atividade capaz de emanar plumas de vapor d’água — como já sugeria o Observatório Espacial Herschel, da Agência Espacial Europeia — parece estar mais próxima. Ainda falta compreender o que está produzindo essa atividade. Foi um impacto de asteroide que expôs o gelo no fundo da cratera? Criovulcões que expelem água, movidos pela pressão interna no interior de Ceres?

Aguarde cenas do próximo capítulo, conforme a Dawn se instala em sua órbita científica para transformar nossa compreensão do único planeta anão existente entre Marte e Júpiter.

OCEANO EM GANÍMEDES

Nasa confirma oceano em Lua de Júpiter

12/03/2015

Cientistas que utilizam o Telescópio Espacial Hubble confirmaram que a lua Ganímedes, na órbita de Júpiter, possui um oceano por baixo de uma crosta superficial de gelo, elevando a probabilidade da presença de vida, afirmou a Nasa nesta quinta-feira (12).

A descoberta resolve um mistério relacionado à maior Lua do sistema solar após a nave Galileo, já aposentada, ter fornecido pistas sobre a existência de um oceano abaixo da superfície de Ganímedes enquanto cumpria uma missão exploratória ao redor de Júpiter e de suas luas, entre 1995 e 2003.

Assim como a Terra, Ganímedes possui um núcleo de ferro fundido que gera um campo magnético, embora o campo magnético de Ganímedes seja amalgamado ao campo magnético de Júpiter. Isso dá origem a uma interessante dinâmica visual, com a formação de duas faixas de auroras brilhantes nos pólos norte e sul de Ganímedes.

O campo magnético de Júpiter se altera com sua rotação, agitando as auroras de Ganímedes. Cientistas mediram tais movimentos e descobriram que os efeitos visuais se mostravam mais restritos do que deveriam.

Usando modelos gerados por computador, eles chegaram à conclusão de que um oceano salgado, capaz, portanto, de conduzir eletricidade, abaixo da superfície da Lua se contrapunha à atração magnética de Júpiter.

"Júpiter é como um farol cujo campo magnético muda conforme a rotação do farol. Isso influencia a aurora", explicou o geofísico Joachim Saur, da Universidade de Colônia, na Alemanha. "Com o oceano, a agitação fica significativamente reduzida."

Os cientistas testaram mais de 100 modelos computadorizados para observar se qualquer outro elemento poderia ter impacto sobre a aurora de Ganímedes. Eles também reprocessaram sete horas de observações ultravioletas do Hubble e analisaram dados sobre ambos os cinturões de aurora da Lua.

O diretor da Divisão de Ciência Planetária da Nasa, Jim Green, classificou a descoberta como "uma demonstração surpreendente".

"Eles desenvolveram uma nova abordagem para se observar a parte interna de um corpo planetário com um telescópio", disse Green.

Ganímedes se junta agora a uma crescente lista de luas localizadas nas partes mais afastadas do sistema solar que possuem uma camada de água abaixo da superfície.

Na quarta-feira (11), cientistas disseram que a lua de Saturno, Encélado, possui correntes quentes de água abaixo de sua superfície gélida. Entre outros corpos ricos em água estão Europa e Callisto, também luas de Júpiter.

A SONDA DAWN CHEGA A CERES, O PLANETA ANÃO

A sonda americana Dawn entra em órbita do planeta anão Ceres nesta sexta-feira (6) e a pergunta que está na cabeça de todo mundo é: o que são os pontos brilhantes no interior de uma cratera vistos em sua superfície durante a aproximação? A Nasa já tem uma possível explicação, mas ainda aguarda imagens mais próximas para confirmar a hipótese. Tudo parece indicar que se trata mesmo de gelo exposto no fundo da cratera.

Concepção artística da sonda Dawn se aproximando de Ceres (Crédito: Nasa)

Claro, talvez isso seja menos emocionante do que uma base alienígena abandonada ou algo do tipo, mas trata-se de uma descoberta muito importante, caso seja confirmada: ela corrobora a desconfiança dos cientistas de que boa parte — uns bons 25% — da massa de Ceres seja água, a boa e velha H2O. Os pesquisadores especulam até que o planeta anão possa ter tido um oceano líquido no passado, a exemplo das luas Europa, de Júpiter, e Encélado, de Saturno, numa época em que Ceres tinha mais calor interno para derreter a água no subsolo. Hoje provavelmente não há mecanismo capaz de elevar a temperatura a ponto de liquefazer a água, mas nada impede que o maior dos membros do cinturão de asteroides entre Marte e Júpiter tenha sido amigável à existência de vida nos primórdios da formação do Sistema Solar.

Espera-se que a chegada da Dawn não sofra nenhum contratempo. A manobra de inserção orbital é bem menos emocionante do que costumam ser as chegadas de espaçonaves a Marte, por exemplo. Normalmente, uma sonda é enviada da Terra em alta velocidade, com praticamente todo o impulso dado nos primeiros minutos de viagem, e então precisa disparar seus propulsores a toda potência na hora certa para frear e, assim, ser capturada pela gravidade do planeta-alvo, sem “passar lotada”. Mas não é o caso da Dawn, que usa motores iônicos para se deslocar por aí.

O lema de um motor iônico podia bem ser “devagar e sempre”, pois ele dá uma aceleração muito suave à espaçonave, bem inferior à dos foguetes convencionais, mas gasta bem pouco combustível, o que permite mantê-lo ligado por anos a fio. Depois de tanto tempo acelerando de pouco em pouco, a sonda acaba acumulando grande velocidade. E por poder permanecer manobrando ativamente no espaço, a aproximação de Ceres é feita de forma a praticamente equalizar as velocidades do planeta anão e da nave em suas jornadas ao redor do Sol. Assim, é muito mais fácil deixar que ela seja simplesmente capturada pela gravidade do astro, sem requerer uma brusca freada na reta final. O resultado é uma manobra sem emoção — que inclusive será feita num momento em que Ceres irá se interpor entre a Terra e a Dawn. O resultado é uma interrupção momentânea das comunicações, que só será restabelecida depois que a sonda já estiver em órbita.

As últimas imagens divulgadas pela Nasa ainda fazem parte das manobras de aproximação e representam apenas uma fração da qualidade esperada para o fim de abril, quando a Dawn estará na órbita certa para o início das observações científicas. A partir do momento da captura orbital, a sonda acionará seus motores iônicos para reduzir a distância entre ela e a superfície de Ceres a meros 13,5 mil km. Para que se tenha uma ideia, até agora, as melhores imagens foram obtidas a 40 mil km de distância.

Um mapa completo da superfície de Ceres feito pela Dawn, com os pontos brilhantes (Crédito: Nasa)

E a qualidade também deve continuar subindo ao longo da missão científica, que deve ir até junho de 2016 e passará por quatro órbitas diferentes, cada uma menor que as demais. Na última etapa, a Dawn estará a meros 400 km do solo — mais ou menos a mesma altitude da Estação Espacial Internacional em torno da Terra. Depois que o trabalho estiver terminado, ela permanecerá em órbita de Ceres, desativada, por mais algumas centenas de anos.

O MISTÉRIO DOS PONTOS BRILHANTES
Mesmo sabendo que as imagens ainda irão melhorar muito, é impossível não especular: o que são os pontos brilhantes? “Eles são extremamente surpreendentes, intrigantes para todos”, disse Carol Raymond, cientista da missão, durante entrevista coletiva promovida pela Nasa no início da semana. “Seu brilho aparente estourou a escala.”

No momento, os pesquisadores trabalham com a hipótese de que possa ser um depósito de gelo e sais subterrâneo que acabou revelado pelo calor do impacto que gerou a cratera.

Uma hipótese alternativa, de que se tratasse de um fenômeno de criovulcanismo — um vulcão que expele água, em vez de lava –, não está descartada, mas também não está no topo da lista dos pesquisadores. “Um criovulcão resultaria em alguma formação de construção — algum tipo de deposição em torno do duto central, ou uma rachadura”, diz Raymond. “No caso dessa cratera, o ponto mais brilhante não está associado com uma formação de revelo positiva.”

Uma rotação completa de Ceres, planeta anão visitado pela sonda Dawn (Crédito: Nasa)

Contudo, uma das coisas surpreendentes revelada conforme a Dawn registrou imagens de uma rotação completa de Ceres — um dia lá dura pouco mais de nove horas — é que o brilho dos pontos ainda se mantém depois que a cratera já entrou na sombra. Não seria essa uma evidência de que o relevo é mais alto ali? Raymond explica que os dados ainda não foram completamente calibrados e por isso preferiu não especular mais. “É surpreendente que possamos vê-lo no terminador [a faixa que divide o dia da noite]. Não temos informação sobre a inclinação do terreno. Então vou parar por aí.”

Uma das evidências que reforçam que o brilho vem mesmo de gelo de água é o fato de que a posição dos pontos é compatível com as medições feitas remotamente pelo Observatório Espacial Herschel, da Agência Espacial Europeia, que no ano passado detectou suaves emissões de vapor d’água emanando de algumas regiões de Ceres.

A solução definitiva do mistério, contudo, ainda está adiante de nós, conforme a Dawn inicia para valer seu estudo científico do misterioso planeta anão. Não saia daí!