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Alguns pixels podem bastar para desvendar as características de exoplanetas

·3 min de leitura

Um novo estudo liderado por Atsuki Kuwata, da Universidade de Tóquio, propõe que poucos pixels das imagens de um exoplaneta podem ser suficientes para permitir que os astrônomos consigam desvendar as características das superfícies destes mundos distantes. Se estiver correto, mesmo as imagens de baixa resolução da superfície de exoplanetas podem impulsionar a compreensão destes mundos assim como as curvas de luz fazem.

A maioria dos exoplanetas (mundos que orbitam outras estrelas) é descoberta através de curvas de luz de trânsito, de modo que qualquer imagem direta deles é motivo de grande animação para os astrônomos. Mas, mesmo assim, estas imagens não revelam detalhes da superfície, e só podem ser capturadas sob certas condições: no caso dos exoplanetas jovens, por exemplo, é possível capturar imagens na luz infravermelha devido às emissões de calor deles.

As imagens diretas de exoplanetas só podem ser capturadas sob algumas condições (Imagem: Reprodução/ESA/Hubble/NASA)
As imagens diretas de exoplanetas só podem ser capturadas sob algumas condições (Imagem: Reprodução/ESA/Hubble/NASA)

Assim, o estudo de Kuwata e seus colegas foca no futuro, quando for viável obter imagens diretas de exoplanetas; inicialmente, estas imagens diretas podem mostrar apenas alguns pixels da superfície destes mundos, o que talvez seja o suficiente para os astrônomos aprenderem sobre eles. É que, segundo a equipe, “as séries temporais de luz refletida por exoplanetas em futuras imagens diretas podem fornecer informações espaciais em relação à superfície planetária”.

Para isso, eles utilizaram modelagem esparsa (uma ferramenta de aprendizado de máquina que identifica padrões preditivos em dados), para extrair informações de imagens diretas de exoplanetas. Depois, aplicaram a modelagem em uma “Terra simulada”, e conseguiram identificar características da superfície importantes para um estudo sobre exoplanetas. “Ao aplicar nossa técnica em uma Terra sem nuvens, mostramos que nosso método pode inferir distribuições esparsas e contínuas na superfície, e espectros não misturados sem conhecimento prévio da superfície do planeta”, escreveram.

A equipe também experimentou a técnica em dados reais do nosso planeta obtidos pela câmera EPIC, do satélite DSCOVR. Eles processaram os dados para remover os detalhes da superfície terrestre e transformá-la em algo parecido com um exoplaneta distante e, em seguida, aplicaram a técnica de modelagem. Como resultado, eles descobriram padrões identificados como oceanos e coberturas de nuvens, além de componentes que indicavam áreas terrestres.

Comparação da modelagem utilizada pela equipe com a regularização de Tikhonov, um método de extração de informação de dados esparsos (Imagem: Reprodução/Kuwata et al.)
Comparação da modelagem utilizada pela equipe com a regularização de Tikhonov, um método de extração de informação de dados esparsos (Imagem: Reprodução/Kuwata et al.)

O estudo traz resultados interessantes, mas há alguns obstáculos: como os planetas giram, os cientistas teriam que considerar a rotação deles com extrema precisão para conseguirem resultados válidos. Além disso, as nuvens não ficam estáticas enquanto os astrônomos as fotografam a centenas de anos-luz, e os autores reconheceram esta dificuldade no estudo.

"Adicionalmente, consideramos a distribuição do membro final como estática, mas também deveríamos considerar os movimentos dinâmicos das superfícies, principalmente para as nuvens", escreveram na conclusão. Mesmo assim, o estudo é significativo para o Telescópio Gigante de Magalhães e outros observatórios futuros, que conseguirão capturar imagens diretas e nítidas de mundos distantes.

O artigo com os resultados do estudo foi publicado no repositório online arXiv, ainda sem revisão por pares.

Fonte: Canaltech

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