Nobel Universal

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Prêmio Nobel de Física premia obra de um grande cosmólogo e os pioneiros dos exoplanetas

Gustavo Rojas

08 de outubro de 2019 | 14h57

O anúncio do Prêmio Nobel de Física feito nesta terça feira (8/10) em Estocolmo foi muito comemorado pela comunidade astronômica. Dois anos após o prêmio dado à detecção das ondas gravitacionais, a astrofísica volta a ser contemplada. Já é a sexta vez neste século que os astrofísicos levam a cobiçada medalha.

Peebles, Mayor, Queloz: vencedores do Nobel de Física 2019. Crédito: Niklas Elmehed.

A Academia Real de Ciências da Suécia decidiu este ano dividir o prêmio entre duas áreas bastante distintas da astrofísica. O laurel de 2019 foi dividido entre o cosmólogo canadense James Peebles e a dupla de astrônomos suíços Michel Mayor e Didier Queloz.

O fundador da Cosmologia Física

O trabalho de Peebles, puramente teórico, estabeleceu as fundações do que hoje chamamos de cosmologia física. Ele esteve envolvido em várias etapas cruciais do desenvolvimento desse campo do conhecimento.

James Peebles em 1970. Crédito: J. Peebles.

No início de sua carreira, Peebles contribuiu de forma decisiva na interpretação das observações da radiação cósmica de fundo em microondas. A descoberta dessa fraca radiação remanescente do Big Bang em 1964 eventualmente deu o Nobel de Física de 1978 aos seus descobridores Arno Penzias e Robert Wilson.

Robert Wilson e Arno Penzias em frente à antena utilizada nas observações pioneiras da radiação cósmica de fundo em microondas. Crédito: AP.

Medidas mais precisas da radiação cósmica de fundo feitas em 1989 com o satélite COBE comprovaram outra previsão teórica de Peebles: pequenas flutuações de temperatura, ou anisotropias, que mais tarde dariam origem a grandes estruturas cósmicas como superaglomerados de galáxias. A descoberta também rendeu um Nobel aos idealizadores do COBE, John Mather e George Smoot, mas novamente Peebles ficou de fora.

As pequenas flutuações da radiação cósmica de fundo detectadas pelo satélite COBE foram previstas por Peebles e colaboradores. Crédito: NASA.

Peebles também fez contribuições muito importantes em vários outros temas da cosmologia, como nucleossíntese primordial, estrutura em larga escala do Universo, matéria e energia escuras. Por isso, sempre foi um nome presente na lista dos favoritos ao Nobel.

James Peebles em 2019. Crédito: Princeton University.

Este ano, finalmente leva o prêmio para casa, mais pelo conjunto de sua obra do que por uma descoberta específica. Aos 84 anos, Peebles permanece em atividade como professor emérito da Universidade de Princeton, dedicando-se a temas sub-apreciados da cosmologia.

Caçadores de mundos

A outra metade do prêmio de 9 milhões de coroas suecas foi para o trabalho experimental de Mayor e Queloz. Os astrônomos de Genebra publicaram em 1995 a primeira descoberta de um planeta ao redor de uma estrela de tipo solar.

Queloz e Mayor no Observatório La Silla, Chile. Crédito: L. Weinstein/Ciel et Espace Photos

A estratégia utilizada pelos suíços foi inspirada no estudo de sistemas binários de estrelas. Quando há um planeta ao redor de uma estrela, a atração gravitacional que esse planeta provoca na estrela resulta em um sutil movimento de vai e vem, que pode ser identificado pelo deslocamento regular das linhas espectrais da estrela.

Observando a variação da posição dessas linhas espectrais ao longo de várias noites, os astrônomos conseguem calcular a velocidade com que a estrela oscila ao redor do centro de massa do sistema, e consequentemente, calcular a massa do objeto invisível que provoca esse movimento.

O planeta descoberto pelos suíços está situado a 50 anos-luz de distância da Terra, e orbita uma estrela parecida com o Sol chamada 51 Pegasi. Mas as semelhanças com o nosso Sistema Solar terminam aí. O planeta, aproximadamente do mesmo tamanho de Júpiter, está quase encostado na estrela, dando uma volta ao seu redor em apenas 4 dias.

A estrela 51 Pegasi. Crédito: ESO/Digitized Sky Survey 2.

A descoberta de um sistema tão exótico surpreendeu os astrônomos. Não se esperava encontrar um planeta gasoso tão próximo de sua estrela. Mas foi justamente essa proximidade que permitiu a Mayor e Queloz terem sucesso em sua busca por outros mundos. Os indícios da existência de 51 Pegasi b surgiram após poucas semanas de observação. Se estivesse mais afastado da estrela, essa evidência poderia levar anos para ser identificada.

Curiosamente, as observações de 51 Pegasi b não foram feitas com um telescópio espacial, ou num grande observatório no Chile ou Hawaii. Mayor e Queloz usaram o modesto telescópio de 1,93m do Observatoire de Haute Provence (OHP), no sul da França. Esse telescópio tinha uma arma secreta: o espectrógrafo ELODIE, capaz de realizar em uma única noite milhares de medidas de velocidade radial com alta precisão.

O telescópio de 1,93 do Observatoire de Haute-Provence. Crédito: OHP.

O ELODIE serviu de inspiração para outros instrumentos caçadores de exoplanetas que o sucederam, como o COLARIE, FEROS e HARPS, instalados nos observatórios do ESO no Chile. Em agosto deste ano, tive a oportunidade de visitar o OHP e conhecer de perto esse instrumento, que agora entra para a história da ciência.

O espectrógrafo ELODIE. Crédito: G. Rojas.

As apostas para o Nobel de Física de 2020 já começaram. Muitos apostam no Telescópio de Horizonte de Eventos, que em abril deste ano fez a primeira imagem de um buraco negro, mas talvez os acadêmicos suecos decidam por premiar uma outra área da Física que não esteja relacionada ao espaço. Veremos em outubro que vem.

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