Exoplanetologia - Em busca de um planeta habitável Ruben Romano Borges Barbosa Mestrado em Desenvolvimento Curricular pela Astronomia Departamento de Física e Astronomia 2015 Orientador Pedro Viana, Professor Auxiliar, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto FCUP 2 Exoplanetologia – Em busca de um planeta habitável Todas as correções determinadas pelo júri, e só essas, foram efetuadas. O Presidente do Júri, Porto, ______/______/_________ FCUP 3 Exoplanetologia – Em busca de um planeta habitável Agradecimentos Foi um estado de insuficiência revelado por uma sensação desagradável de falta que me impulsionou na concretização desta escalada ao “cume de Maslow”. Os mais próximos contribuíram com fortes incentivos, palavras de motivação, sugestões, críticas valiosas e outros apoios de difícil quantificação. A sua importância na expressão qualitativa e quantitativa deste trabalho assume uma propriedade tão peculiar que sem eles, com toda a certeza, teria sido muito difícil alcançar um resultado digno de registo. Mencionar aqui o nome dessas pessoas constitui um pilar de justiça e de homenagem sentida da minha parte. A todos os Professores que tive o prazer de conhecer na Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, João Lima, Mário João Monteiro, Catarina Lobo e Jorge Gameiro, deixo uma palavra de agradecimento pelos valiosos conhecimentos transmitidos, elevada disponibilidade e pelo carinho no trato. Ao Professor Pedro Viana, além de enquadrado no parágrafo anterior, foi também orientador do Seminário e desta dissertação, pelo que agradeço a completa disponibilidade sempre demonstrada para me auxiliar na escrita deste trabalho, tal como o empenho, as sugestões, os esclarecimentos, os comentários, as correções e o todo o material didático que me disponibilizou. À equipa do Observatório do Parque Biológico de Vila Nova de Gaia, Luís Lopes, Henrique Alves, Carlos Soares e Joaquim Gomes, pela enorme disponibilidade demonstrada e conhecimentos partilhados, sempre com rapidez, paciência, pormenor e dedicação. Ao João Gregório, astrónomo amador e reconhecido caçador de planetas, por todo o apoio logístico prestado, nomeadamente no fornecimento de imagens de elevada qualidade e esclarecimentos variados e incansáveis sobre aspetos relacionados com software para fotometria. Ao Marco Montalto, astrónomo profissional do CAUP pela sua disponibilidade e colaboração nos testes de precisão do equipamento do Observatório do Parque Biológico de Vila Nova de Gaia. FCUP 4 Exoplanetologia – Em busca de um planeta habitável Aos meus pais Maria Amélia e Aníbal Barbosa, e avô Marinho Barbosa, pelo apoio incondicional, inestimável incentivo, sugestões valiosas, contribuindo de forma determinante de me fazer chegar até aqui. Por fim, mas não em último, à minha Mulher Rosalina Barbosa, a quem devo a realização desta tese, pelo seu apoio permanente, manifestado repetidas vezes em silêncio, materializado em três anos de paciência, de sacrifício e compreensão pela minha assídua presença ausente e pelo carinho com que sempre a suportou. FCUP 5 Exoplanetologia – Em busca de um planeta habitável Resumo Este trabalho, intitulado Exoplanetologia, tem como objetivo principal a divulgação da astronomia através da exploração de ideias relacionadas com exoplanetas e possibilidade de vida extraterrestre. Relativamente à temática da exoplanetologia são exploradas duas vertentes. A primeira é teórica e consiste na apresentação dos principais métodos de deteção planetária, enquanto a segunda é teórico-prática e integra uma tentativa de deteção de um trânsito em observatório. A abrangência da exoplanetologia abordada neste trabalho tem o propósito de incutir no leitor o gosto por esta matéria, dotando-o de conhecimentos que o tornem capaz de participar e promover encontros de divulgação da Astronomia e atividades do género A vida extraterrestre constitui um tema forte de debate, principalmente para os amantes da Astronomia e ficção, habituados a convívios frequentes, semelhantes à iniciativa “Jantar com o Astrónomo”, versando desenvolvimentos diferentes consoante as convicções individuais de cada um. Atendendo ao enquadramento desta realização se inserir no âmbito de um mestrado orientado para o ensino e/ou desenvolvimento curricular, o presente trabalho além de fornecer ideias a divulgadores de ciência, por vezes ligados a associações ou clubes de Astronomia e como tal funcionando como agentes do desenvolvimento da cultura científica, contém uma secção de aplicação de física que se destina também a professores do ensino básico e secundário, nomeadamente no domínio da física e da química. Para cumprir os objetivos propostos, os textos apresentados são descritivos e de fácil compreensão. São também bastante ilustrados como forma de potenciar a motivação de leitura. É mantida uma linha de raciocínio coerente em torno da ciência, apesar de, por um breve momento, a ficção tender a se fazer sentir. Por estes motivos, não se trata de uma tese de investigação mas sim de divulgação. Assim, a dissertação encontra-se estruturada em 4 capítulos. O primeiro capítulo transporta-nos numa viagem de contexto pela História da deteção planetária, visitando momentos marcantes ao longo da sua evolução, uma pequena homenagem a algumas personalidades que contribuíram para formarmos o conhecimento que possuímos atualmente. FCUP 6 Exoplanetologia – Em busca de um planeta habitável Ora, tanto o divulgador de ciência como o professor sabem de antemão que os aficionados possuem alguns conhecimentos desta matéria que são normalmente acompanhados por um enorme conjunto de questões que se torna necessário esclarecer. O capítulo seguinte visa dotar o leitor dos conhecimentos necessários para poder levar avante a sua missão de divulgação ou de ensino. O segundo capítulo aborda os principias Métodos de deteção de exoplanetas, com maior predominância no poder do método do trânsito. No terceiro capítulo partimos Em busca de um planeta habitável. Estaremos sozinhos no Universo? Existirão civilizações inteligentes? Estas são questões colocadas também pelos filósofos da antiguidade mas com uma diferença: hoje dispomos de técnicas mais avançadas de observações e simulações computorizadas. No quarto capítulo, vamos fazer a Deteção do exoplaneta XO-1b. Esta iniciativa poderá ser a força responsável pela criação de um grupo amador de astrónomos que certamente se manterá unido nalguns serões, proporcionando ainda oportunidade a alguns curiosos que se queiram juntar ao convívio e enriquecer os seus conhecimentos. Adicionalmente, iremos aplicar a física à curva de luz obtida para determinar os parâmetros do trânsito, podendo este capítulo ser adaptado para a criação de uma atividade de divulgação de astronomia. No final iremos concluir que os objetivos propostos foram ultrapassados e que detetar exoplanetas ou fazer análises de dados está ao alcance de astrónomos amadores, tal como outros astrónomos já o mostraram, bastando para isso que disponham de alguma experiência, conhecimentos e equipamento não muito dispendioso. FCUP 7 Exoplanetologia – Em busca de um planeta habitável Abstract This work, entitled Exoplanetology, has as main objective the divulgation of astronomy by exploring ideas related to exoplanets and the possibility of extraterrestrial life. Regarding the issue, two ways are explored. The first is theoretical and consists of the presentation of the main methods of planet detection, while the second is theoretical- practical and tries to detect a transiting planet in observatory. The scope of Exoplanetology addressed in this paper aims to instill in the reader a taste for this area, providing them with skills that make them able to attend meetings of popularization of astronomy activities and the like. The extraterrestrial life is a matter of debate, especially for lovers of astronomy and science fiction, accustomed to frequent gatherings, similar to the "Dining with Astronomer" initiative, addressing different developments depending on the individual beliefs of each. Given the framework of this realization comes under a master-oriented to teaching and curriculum development, this work not only provides ideas to enthusiasts, sometimes linked to associations or clubs Astronomy and as such agents of development of scientific culture, but also contains a section on physics application that is aimed at teachers of primary and secondary education, particularly in the field of physics and chemistry. To meet the proposed objectives, the texts are descriptive and easy to understand. They are also fairly illustrated in order to maximize the motivation of reading. A coherent line of reasoning is maintained around the science, though, for a brief moment, science fiction tends to be felt. For these reasons, it is not a research thesis but of science outreach. Thus, the dissertation is structured in 4 chapters. The first chapter takes us on a journey through the historical of planetary detection, visiting striking moments throughout its evolution, a small tribute to some personalities who contributed to the knowledge we currently have. However, both the promoter of science as well as the teacher knows in advance that it audience have some knowledge of this subject that are usually accompanied by a huge range of questions that it becomes necessary to clarify. The following chapter aims to FCUP 8 Exoplanetologia – Em busca de um planeta habitável give the reader the knowledge needed to be able to carry out its mission of science popularization and teaching. The second chapter addresses key methods for