As estruturas de formação dos planetas podem ser afetadas por mundos gigantes

Por Danielle Cassita | 30 de Novembro de 2020 às 10h50
Reprodução/University of Warwick

Um novo estudo feito por astrônomos da Universidade de Warwick, no Reino Unido, pode ter encontrado o motivo pelo qual estruturas espirais não são observadas em discos planetários jovens em planetas gigantes, desenvolvidos logo no começo da vida do sistema — e a "culpa" estaria em planetas gigantes. A descoberta pode sinalizar também a necessidade de repensar a velocidade com que os planetas se formam no ciclo de vida de suas estrelas.

Os discos protoplanetários são compostos por gás e poeira que se unem e, eventualmente, formam planetas. Quando esses discos são jovens, eles formaram estruturas espirais, onde seus braços contêm poeira e matéria arrastada devido ao intenso efeito gravitacional presente ali — trata-se de um efeito parecido com o que ocorre nas galáxias, principalmente nas espirais. Assim, durante milhões de anos, o material do disco pode formar planetas, ir parar na estrela ou simplesmente se dispersar pelo universo.

Entretanto, a espiral perde sua forma depois que sua estrutura se estabiliza gravitacionalmente. Quando planetas jovens estão se desenvolvendo, eles podem consumir e dispersar material e, assim, formar anéis com pequenas aberturas que são observadas por astrônomos nos discos protoplanetários. Só que já foram observados discos protoplanetários sem espirais, bem parecidos com discos mais “maduros” que já continham o anel com pequenas aberturas, e isso intrigou cientistas. Para entender estes cenários, os astrônomos Sahl Rowther e Dr. Farzana Meru conduziram simulações computacionais de planetas massivos em discos jovens para determinar o que as interações deles poderiam causar.

Nas simulações, eles modelaram um planeta gigante nas regiões externas de um disco protoplanetário conforme vai migrando para o interior; este processo deveria causar uma grande disrupção na proporção do disco, que seria capaz de abrir pequenas aberturas no gás e formar uma estrutura de anel irregular. Confira as animações abaixo, em que a da esquerda representa a evolução de um disco protoplanetário sem um planeta, enquanto a direita mostra como seria o processo com um planeta de massa equivalente a três vezes a de Júpiter:

Eles descobriram que quando um planeta gigante migra das regiões mais externas da região do disco para a estrela, haveria disrupção forte o suficiente para destruir a estrutura espiral do disco, o que causaria uma estrutura semelhante àquelas dos discos observados por astrônomos. Então, a única forma de estarem presentes na etapa espiral do disco protoplanetário seria se formarem de forma rápida e precoce no ciclo de vida do disco. 

Para Sahl Rowther, principal autor do estudo, as simulações sugerem que o planeta massivo em um disco jovem pode muito bem reduzir o tempo da etapa espiral para uma que combina mais com as observações. Dr Farzana, co-autora, completa: “se alguns desses discos que os astrônomos estão observando tiveram gravitação própria recentemente, isso sugere que eles formaram um planeta enquanto o disco era jovem”, diz. A fase de gravidade própria do disco protoplanetário dura bem menos que meio milhão de anos, de modo que o planeta teria que se formar incrivelmente rápido. 

Na prática, isso provavelmente significa que será preciso considerar que os planetas se formam bem mais rápido do que se pensava. Rowther acrescenta que, se os discos massivos com estruturas de anel cheio de lacunas forem comuns, estes poderiam ser caminhos importantes para o entendimento dos diferentes tipos dos discos: “nossos resultados sugerem que pode até ser possível ver sinais destes planetas gigantes com as condições e tecnologias adequadas”, concluem. Então, a próxima etapa da pesquisa será determinar que condições são essas, para que os astrônomos tentem identificar a presença destes planetas.

O artigo com os resultados do estudo foi publicado na revista Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Warwick.ac

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