Como a luz é a chave para descobrir novos exoplanetas? Criado um dispositivo que pode revelar planetas ocultos

A busca por mundos distantes e potencialmente habitáveis acaba de receber um impulso significativo graças a um avanço tecnológico que promete revolucionar a observação astronômica.

Este novo instrumento pode ampliar os horizontes da exploração espacial ao permitir a detecção direta de exoplanetas (planetas fora do nosso Sistema Solar) que atualmente são invisíveis aos telescópios devido à enorme diferença de brilho entre esses mundos e suas estrelas hospedeiras.

O desafio de detectar mundos distantes

"Planetas semelhantes à Terra na zona habitável de uma estrela podem ser até um bilhão de vezes mais fracos que seu sol", explicou Deshler, destacando a extrema dificuldade de localizá-los com os métodos atuais. A zona habitável é a região ao redor de uma estrela onde as condições podem permitir a existência de água líquida, um dos requisitos fundamentais para a vida como a conhecemos.

O coronógrafo, que foi recentemente detalhado em um artigo na revista Optica, foi projetado para absorver a luz das estrelas que normalmente mascara a presença de exoplanetas próximos. A equipe conseguiu demonstrar que seu dispositivo pode atingir limites de detecção que antes eram considerados inatingíveis usando óptica tradicional, aproximando-se dos limites impostos pela física quântica.

Expandindo os limites da observação espacial

Além disso, esse dispositivo inovador foi capaz de estimar com precisão a posição de exoplanetas artificiais (modelos usados em testes), mesmo quando eles estavam localizados a distâncias muito menores de sua estrela do que o limite de resolução convencional de um telescópio permitiria — até 50 vezes menores, para ser exato.

Segundo Deshler, um dos aspectos mais promissores do novo coronógrafo é sua capacidade de fornecer informações sobre os chamados "exoplanetas de subdifração". Esses são mundos tão próximos de sua estrela hospedeira que nem mesmo os telescópios mais avançados conseguem distingui-los por meios ópticos tradicionais. Essa tecnologia, segundo o pesquisador, abre a porta não apenas para detectar planetas ocultos, mas também para identificar potenciais bioassinaturas: pistas químicas ou atmosféricas que podem sugerir a existência de vida.

O desafio que a astronomia moderna enfrenta é tão fascinante quanto complexo. Embora tenha havido progresso significativo nas últimas décadas usando métodos indiretos (como o trânsito ou o efeito Doppler), a observação direta de exoplanetas continua sendo o "desafio difícil" da exploração espacial. O novo coronógrafo visa justamente preencher essa lacuna.

Com a chegada do Observatório de Mundos Habitáveis (HWO) da NASA, projetado especificamente para pesquisas de exoplanetas, a comunidade científica se depara com a necessidade de instrumentos cada vez mais precisos e eficientes. Várias equipes ao redor do mundo estão atualmente trabalhando em protótipos de coronógrafos que equilibram o desempenho prático com as demandas teóricas da observação espacial.

Uma descoberta inspirada na música e na luz

Nesse contexto, a equipe da Universidade do Arizona aproveitou os avanços recentes em óptica quântica e processamento de sinais para projetar seu dispositivo. O princípio por trás de seu funcionamento é comparável ao de uma orquestra: assim como cada nota musical tem uma frequência específica, cada fonte de luz no espaço emite padrões únicos, conhecidos como modos espaciais. O coronógrafo separa esses modos, eliminando seletivamente a luz da estrela e permitindo que a luz fraca de um planeta próximo seja exposta.

"Nosso coronógrafo não apenas detecta a presença de um planeta, mas também captura sua imagem", disse Deshler. "Isso é crucial porque as imagens nos fornecem dados sobre sua posição, sua órbita e até mesmo seus arredores, como nuvens de poeira que podem influenciar a observação", acrescentou.

Referência da notícia

Experimental demonstration of a quantum-optimal coronagraph using spatial mode sorters. 17 de abril, 2025. Deshler, et al.