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Ondas gravitacionais poderão ajudar a detectar planetas distantes

Um planeta que orbita um par de estrelas mortas pode deixar uma espécie de assinatura nas ondulações do espaço-tempo, e astrofísicos da NASA acreditam que...

Redação
11/12/2026

Um planeta que orbita um par de estrelas mortas pode deixar uma espécie de assinatura nas ondulações do espaço-tempo, e astrofísicos da NASA acreditam que um observatório espacial previsto para entrar em operação nas próximas décadas poderá identificar esse sinal. Essa possibilidade abriria um novo caminho para descobrir planetas fora do Sistema Solar, conhecidos como exoplanetas, inclusive em sistemas estelares muito diferentes daqueles nos quais as buscas tradicionais costumam se concentrar.

Dois estudos científicos demonstraram como a missão LISA, sigla em inglês para Antena Espacial de Interferometria a Laser, poderá revelar uma população até então pouco explorada de exoplanetas espalhados pela Via Láctea. O primeiro trabalho, conduzido por Casey McGrath, pesquisador de pós-doutorado da Universidade de Maryland, no condado de Baltimore, e do Centro de Voos Espaciais Goddard, da NASA, desenvolve o método de detecção e identifica as faixas de massa planetária e de período orbital nas quais a técnica deverá apresentar melhores resultados. O segundo estudo, realizado por McGrath e outros pesquisadores, investiga como o Telescópio Espacial James Webb poderia confirmar a existência dos planetas identificados pela LISA.

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A proposta se baseia na possibilidade de detectar pequenas alterações nas ondas gravitacionais produzidas por pares de anãs brancas. Para compreender essa ideia, é necessário considerar o que são esses objetos. Uma anã branca é o núcleo extremamente denso que permanece depois que uma estrela de massa relativamente baixa ou intermediária esgota seu combustível nuclear e expulsa suas camadas externas.

O Sol, por exemplo, deverá passar por esse processo daqui a bilhões de anos. Embora tenham dimensões próximas às da Terra, as anãs brancas concentram uma quantidade de matéria comparável à massa do Sol, o que lhes confere uma densidade extraordinariamente elevada.

A missão LISA deverá detectar principalmente sistemas formados por duas anãs brancas que orbitam uma ao redor da outra a distâncias muito pequenas. Esses pares são conhecidos como binários de anãs brancas. Ao se movimentarem em órbitas próximas, os dois objetos produzem ondas gravitacionais, isto é, pequenas perturbações na estrutura do espaço-tempo que se propagam pelo Universo. Segundo as previsões, grande parte dos sinais detectados pela missão virá desses sistemas.

Quando não existe um planeta interferindo em seu movimento, um par de anãs brancas emite ondas gravitacionais com uma frequência que permanece praticamente constante ao longo de determinados intervalos de observação. Entretanto, se houver um planeta orbitando o sistema, sua gravidade poderá alterar ligeiramente o movimento das duas estrelas. Como consequência, o conjunto formado pelas anãs brancas apresentará um pequeno movimento de oscilação em torno de sua posição média, semelhante ao balanço de um objeto provocado pela influência gravitacional de outro corpo.

Scott Noble, astrofísico teórico do Centro Goddard e coautor de um dos estudos, explica que esse movimento produziria uma modulação Doppler no sinal gravitacional. O efeito Doppler ocorre quando o movimento relativo entre uma fonte e um observador provoca alterações na frequência percebida de um sinal.

Um exemplo cotidiano é a mudança de tom da sirene de uma ambulância: quando ela se aproxima, o som parece mais agudo; quando se afasta, parece mais grave. No caso da LISA, o movimento do sistema binário provocado pela presença de um planeta produziria pequenas variações na frequência das ondas gravitacionais recebidas pelo observatório.

Nos dados coletados pela missão, essas variações apareceriam como bandas laterais, ou seja, sinais mais fracos localizados em frequências ligeiramente superiores e inferiores à frequência principal emitida pelo par de estrelas. McGrath compara esse fenômeno ao funcionamento de uma transmissão de rádio.

Uma onda portadora pode ser modulada para transportar informações, como vozes e músicas, fazendo surgir componentes adicionais no sinal. Nesse caso, as bandas laterais não transportariam uma mensagem sonora, mas indicariam a influência gravitacional de um planeta sobre o sistema estelar.

O princípio é semelhante ao utilizado pelo método da velocidade radial, uma das técnicas tradicionais de detecção de exoplanetas. Nesse método, os astrônomos observam pequenas alterações no espectro da luz de uma estrela, especialmente o deslocamento de suas linhas espectrais para comprimentos de onda maiores ou menores.

Essas mudanças revelam se a estrela está se aproximando ou se afastando da Terra, movimento que pode ser provocado pela atração gravitacional de um planeta em órbita. A diferença é que, em vez de analisar alterações na luz das estrelas, a LISA procurará identificar os efeitos do movimento orbital nas ondas gravitacionais.

A escolha dos sistemas binários de anãs brancas também é importante porque eles são relativamente numerosos e podem produzir sinais adequados à sensibilidade do observatório. Estimativas astronômicas indicam que a Via Láctea abriga aproximadamente 10 milhões de pares de anãs brancas cujos períodos orbitais são inferiores a uma hora.

O período orbital corresponde ao tempo necessário para que um corpo complete uma volta ao redor de outro. Sistemas com órbitas tão rápidas produzem ondas gravitacionais em frequências que se encontram dentro da faixa de observação prevista para a LISA.

Os pesquisadores esperam que a missão consiga distinguir aproximadamente 10 mil desses sistemas binários. Além deles, o observatório poderá identificar cerca de uma centena de sistemas mistos, formados por uma anã branca e uma estrela de nêutrons ou por uma anã branca e um buraco negro.

Estrelas de nêutrons são remanescentes extremamente compactos de estrelas massivas que explodiram em supernovas, enquanto buracos negros são regiões do espaço-tempo cuja gravidade é tão intensa que nem mesmo a luz consegue escapar de seu interior.

A descoberta de planetas em torno de anãs brancas não seria completamente inédita. Astrônomos já encontraram evidências de planetas associados a algumas anãs brancas isoladas. Entretanto, até o momento, não foram identificados planetas orbitando sistemas compostos por duas anãs brancas. Portanto, uma detecção realizada pela LISA representaria uma nova categoria de exoplanetas, ampliando consideravelmente o conhecimento sobre os ambientes nos quais esses corpos podem existir.

De acordo com as estimativas apresentadas pela NASA, a LISA poderá detectar planetas com massa semelhante à de Júpiter em sistemas binários de anãs brancas situados a milhares de anos-luz da Terra. Um ano-luz corresponde à distância percorrida pela luz no vácuo durante um ano, aproximadamente 9,46 trilhões de quilômetros. Essa capacidade permitiria investigar regiões muito distantes da galáxia, onde a observação direta de planetas seria extremamente difícil.

Apesar do potencial da técnica, nem toda alteração identificada nos sinais gravitacionais poderá ser atribuída imediatamente à presença de um planeta. Algumas detecções precisarão ser verificadas para descartar falsos positivos, isto é, sinais que parecem indicar a existência de um planeta, mas que podem ter sido produzidos por outros fenômenos ou por limitações das medições. Por esse motivo, os pesquisadores propõem utilizar o Telescópio Espacial James Webb como instrumento complementar de confirmação.

Mary Anne Limbach, pesquisadora assistente da Universidade de Michigan e coautora dos estudos, explica que a sensibilidade do Webb à radiação infravermelha poderá ajudar nessa investigação. A radiação infravermelha é uma forma de luz invisível aos olhos humanos, associada a comprimentos de onda maiores do que os da luz visível. Muitos objetos astronômicos emitem esse tipo de radiação, inclusive corpos relativamente frios, como planetas.

Segundo a equipe, um planeta presente em um sistema formado por duas anãs brancas poderá produzir uma quantidade de radiação infravermelha superior àquela esperada considerando apenas a emissão das estrelas. Isso significa que, ao observar o sistema, o Webb poderá identificar um excesso de emissão infravermelha e utilizá-lo como evidência adicional da presença de um planeta. Os pesquisadores estimam que essa estratégia poderá funcionar a distâncias de pelo menos 500 anos-luz da Terra, equivalentes a aproximadamente 4,73 quatrilhões de quilômetros.

Em um cenário hipotético situado a essa distância, o telescópio James Webb poderia detectar um planeta com massa equivalente a aproximadamente cinco vezes a de Júpiter. A LISA, por sua vez, teria condições de identificar um planeta com massa inferior à de Júpiter, desde que as circunstâncias fossem favoráveis e o sinal gravitacional apresentasse características adequadas à detecção.

Os dois observatórios, portanto, poderiam desempenhar funções complementares: enquanto a LISA identificaria a influência gravitacional do planeta sobre o sistema binário, o Webb procuraria uma confirmação independente por meio da radiação infravermelha.

A missão LISA será liderada pela Agência Espacial Europeia (ESA), com participação da NASA. Seu lançamento está previsto para meados da década de 2030. A NASA contribuirá com os telescópios, os lasers, dispositivos de gerenciamento de cargas elétricas, ferramentas de análise de dados e suporte científico e de engenharia.

O observatório será formado por três espaçonaves posicionadas no espaço de maneira a constituir um triângulo. Cada lado dessa formação terá aproximadamente 2,5 milhões de quilômetros de extensão. As espaçonaves trocarão continuamente feixes de laser infravermelho por meio de telescópios instalados em cada unidade. Ao medir com extrema precisão o tempo e as características desses feixes, os instrumentos poderão identificar alterações minúsculas nas distâncias entre as espaçonaves.

A precisão necessária é extraordinária: a missão deverá ser capaz de medir variações de distância menores do que a largura de um átomo de hélio, cuja dimensão é da ordem de um décimo de nanômetro. Essa sensibilidade permitirá detectar as pequenas alterações provocadas pela passagem de ondas gravitacionais, que modificam as distâncias relativas entre os componentes do observatório à medida que atravessam o espaço.

A existência das ondas gravitacionais foi prevista por Albert Einstein em sua Teoria Geral da Relatividade, publicada em 1916. Entretanto, sua detecção direta só foi realizada em 2015, por observatórios terrestres especializados. Essa primeira identificação confirmou uma das previsões mais importantes da teoria e inaugurou uma nova forma de estudar fenômenos cósmicos extremamente energéticos, como a colisão de buracos negros e estrelas de nêutrons.

A possibilidade de utilizar ondas gravitacionais para encontrar planetas também não é inteiramente nova. Em 2008, o astrônomo japonês Naoki Seto já havia proposto a ideia de detectar corpos planetários por meio das alterações que eles provocariam nos sinais gravitacionais de sistemas estelares compactos. Os estudos mais recentes desenvolvem essa proposta e demonstram como a futura missão LISA poderá transformá-la em uma ferramenta concreta de investigação astronômica.

Se as previsões forem confirmadas, a LISA poderá ampliar significativamente a maneira como os astrônomos procuram exoplanetas. Até agora, grande parte das descobertas depende da observação da luz emitida pelas estrelas ou de pequenas alterações em seu movimento.

Com a utilização das ondas gravitacionais, será possível investigar sistemas nos quais a luz das estrelas não oferece informações suficientes ou nos quais os métodos tradicionais encontram limitações. Isso poderá revelar planetas em ambientes extremos, como aqueles que orbitam pares de estrelas mortas, oferecendo novas pistas sobre a formação, a evolução e a sobrevivência de sistemas planetários após as transformações mais dramáticas de suas estrelas.

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