Na vizinhana§a que constitui nosso sistema solar, os planetas gigantes - Jaºpiter e Saturno - residem nas regiaµes frias externas, enquanto planetas menores tendem a orbitar mais perto do sol. Nosso planeta Terra vive em uma zona tropical intermedia¡ria bem adequada para a vida. Os caçadores de planetas hámuito se perguntam: esse mesmo tipo de configuração planeta¡ria écomum em torno de outras estrelas em toda a nossa gala¡xia ou somos aºnicos?

A melhor maneira de descobrir éfazer um censo dos habitantes planetarios da gala¡xia. Os astrônomos começam esse censo, chamado California Legacy Survey, hámais de três décadas, e agora estãodivulgando um novo lote de resultados. Um padrãoque emergiu dos dados éque planetas gigantes tendem a residir cerca de 1 a 10 unidades astrona´micas (UA) de suas estrelas hospedeiras, uma regia£o principalmente gelada localizada além da zona temperada de uma estrela. Uma UA édefinida como a distância da Terra ao nosso sol, ou cerca de 93 milhões de milhas.

Isso ésemelhante ao que vemos em nosso pra³prio sistema solar: a a³rbita da Terra a 1 UA, Jaºpiter estãosituado a cerca de 5 UA e Saturno a 9 UA.

"Estamos comea§ando a ver padraµes em outros sistemas planetarios que fazem nosso sistema solar parecer um pouco mais familiar", disse o professor de astronomia da Caltech, Andrew Howard .

Em nosso sistema solar, também temos planetas um pouco menores que Jaºpiter e Saturno, Urano e Netuno, que estãolocalizados além de Saturno. O California Legacy Survey não ésensa­vel a planetas nessa faixa de tamanho e a essa distância.

"Embora não possamos detectar planetas menores semelhantes a Netuno e Urano que estãomuito distantes de suas estrelas, podemos inferir que os grandes gigantes gasosos como Jaºpiter e Saturno são extremamente raros nas regiaµes ultraperifanãricas da maioria dos sistemas exoplanetarios", explica BJ Fulton , um cientista da equipe do centro de astronomia IPAC da Caltech.

A nova pesquisa érelatada em dois artigos de peria³dicos aceitos para publicação no The Astrophysical Journal Supplement . Lee Rosenthal (MS '18), um estudante de graduação que trabalha com Howard, éo autor principal de um estudo, e Fulton éo autor principal do segundo artigo.

Nos primeiros dias da caça ao planeta, no final da década de 1990 e ini­cio de 2000, não estava claro se os planetas que orbitam outras estrelas, chamados exoplanetas, estavam alinhados de forma semelhante ao nosso sistema solar, com pequenos planetas rochosos no interior e planetas gigantes nas regiaµes externas, ou se o oposto fosse verdadeiro. Na verdade, começam a se acumular evidaªncias de que os exoplanetas não compartilhavam nossa mesma arquitetura, pois cada vez mais planetas gigantes e empolados, conhecidos como "Jaºpiteres quentes", foram descobertos orbitando muito perto de suas estrelas.

"Os Jaºpiteres quentes eram presas fa¡ceis naquela anãpoca", diz Rosenthal, "mas as primeiras pesquisas eram tendenciosas e não obtinham o quadro completo." Como Jaºpiteres quentes giram em torno de suas estrelas e são massivos, eles podem ser facilmente detectados usando o manãtodo de caça a planetas de velocidade radial, no qual a "oscilação" de uma estrela édetectada quando um planeta circula e puxa a estrela , puxando para frente e para trás.

Para obter uma imagem mais completa de outros sistemas estelares, os astrônomos precisaram de mais tempo. Os planetas externos fazem viagens muito mais longas em torno de suas estrelas; apenas um puxa£o em uma estrela pode durar décadas. Para referaªncia, Jaºpiter gira nosso Sol a cada 12 anos, enquanto Saturno vagueia em um ritmo ainda mais lento e completa uma a³rbita a cada 29 anos.

a‰ aa­ que entra a Pesquisa do Legado da Califa³rnia. Ela tem observado 719 estrelas semelhantes ao Sol por mais de três décadas e éa pesquisa de exoplanetas de maior duração atéhoje. O projeto, que também envolve pesquisadores de outras instituições, incluindo a Universidade da Califórnia e a Universidade do Havaa­, usa principalmente três telesca³pios: o Observatório WM Keck em Maunakea, no Havaa­, e os telesca³pios Shane e Automated Planet Finder, ambos no Observatório Lick, perto de San Jose, Califa³rnia. Entre as estrelas pesquisadas no projeto, 177 planetas foram encontrados, incluindo 14 que foram descobertos recentemente. Os planetas tem massas entre um centanãsimo e 20 vezes a massa de Jaºpiter (ou entre cerca de 3 e 6.000 massas da Terra). A partir de agora, os telesca³pios terrestres não são sensa­veis o suficiente para detectar planetas com a massa da Terra ou menores.

Rosenthal explica que a pesquisa foi projetada para ser imparcial, selecionando cuidadosamente estrelas aleata³rias, "como se vocêpudesse colocar sua ma£o em um saco de estrelas e puxar um planeta aleata³rio". Trabalhando neste projeto como parte de sua tese de doutorado, Rosenthal diz que foi "humilhante trabalhar em um projeto de 30 anos em que alguns dos dados são mais antigos do que eu".

Fulton diz que a pesquisa funciona um pouco como um censo demogra¡fico, no qual os pesquisadores estudam uma ampla gama de pessoas. “A ideia épesquisar planetas de todos os tamanhos e temperaturas e depois procurar padraµes nos dados”, diz ele. Fulton e Rosenthal passaram meses desenvolvendo software, que eles chamam de pipeline de dados, para procurar planetas nos dados do telesca³pio.

Um padrãoa surgir éa tendaªncia de planetas gigantes residirem entre 1 e 10 UA de sua estrela. Embora os dados da equipe não cubram totalmente regiaµes além de 10 UA, porque esses planetas requerem atémais de três décadas para completar uma a³rbita, eles dizem que podem fazer inferaªncias com base nas a³rbitas parciais observadas atéagora.

A equipe planeja continuar pesquisando os dados do censo em busca de novos padraµes e pistas para ajudar a entender as caracteri­sticas e a formação de outros sistemas estelares, bem como de nosso pra³prio sistema solar. Eles também estãoansiosos por pesquisas de próxima geração.

"Esta pesquisa éum grande ponto de partida para futuros instrumentos que são sensa­veis a planetas do tamanho da Terra", disse Howard, que estãoliderando um desses instrumentos, o Keck Planet Finder , que deve ser enviado a Keck em 2022.

O primeiro artigo da sanãrie, liderado por Rosenthal, éintitulado " The California Legacy Survey I. Um Cata¡logo de 177 planetas do monitoramento de velocidade radial de precisão de 719 estrelas próximas ao longo de três décadas ." O segundo artigo da sanãrie, liderado por Fulton, éintitulado, " California Legacy Survey II. Occurrence of Giant Planets Beyond the Ice Line ." A California Legacy Survey éfinanciada e apoiada pela Caltech, University of California, University of Hawaii, Tennessee State University, NASA, National Science Foundation, NASA Exoplanet Science Institute, Google e Ken e Gloria Levy.