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Descobertas evidências de duas populações distintas de planetas gigantes


Ilustração mostra a formação de um planeta gigante gasoso no disco de poeira que rodeia uma estrela jovem.
Crédito: ESO/L. Calçada

Num estudo destacado pela revista Astronomy & Astrophysics, uma equipa de investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), descobriu provas observacionais da existência de duas populações distintas de planetas gigantes.

Até hoje foram detetados mais de 3500 planetas a orbitar estrelas semelhantes ao Sol. Apesar de resultados recentes apontarem para que a maioria dos planetas na nossa Galáxia sejam rochosos como a Terra, também foi detetada uma grande população de planetas gigantes, com massas que podem ir até 10 ou 20 vezes a massa de Júpiter (que tem uma massa equivalente a 320 vezes a massa da Terra).

Uma grande parte da informação disponível acerca de como estes planetas se formam vem da análise da relação entre os planetas e a sua estrela-mãe. Os resultados obtidos anteriormente mostram, por exemplo, que há uma forte ligação entre a metalicidade da estrela e a frequência destes planetas. A massa da estrela parece também ter influência na eficiência da formação planetária.

Os mais recentes modelos de formação planetária sugerem que há duas grandes avenidas para a formação de gigantes gasosos. O chamado processo de acreção do núcleo diz que primeiro forma-se um núcleo de rocha/gelo, e que posteriormente este atrai para si o gás à sua volta, dando origem a um planeta gigante. O outro sugere que são instabilidades no disco protoplanetário que dão origem a bolas de gás, que por sua vez contraem até formar um planeta gigante.

Vardan Adibekyan (IA & Universidade do Porto) comenta: "A nossa equipa usou dados públicos de exoplanetas gigantes e obteve a interessante evidência observacional de que os planetas semelhantes a Júpiter e os seus primos de maior massa, com milhares de vezes a massa da Terra (dos quais não temos exemplo no Sistema Solar) se formam em ambientes diferentes, e compõem duas populações distintas."

Objetos abaixo de 4 massas de Júpiter formam-se preferencialmente em estrelas ricas em metais. Já no regime entre 4 e 20 massas de Júpiter, as estrelas-mãe tendem a ser mais massivas e pobres em metais, o que sugere que estes planetas gigantescos se formam através de um mecanismo diferente do dos seus irmãos de menor massa. Nuno Cardoso Santos (IA & Faculdade de Ciências da Universidade do Porto) acrescenta: "O resultado agora publicado sugere que ambos os mecanismos podem estar a atuar, o primeiro a formar planetas de menor massa, e o outro a ser responsável pela formação dos de maior massa."

Por um lado, os planetas gigantes de menor massa parecem formar-se por acreção, à volta de estrelas ricas em metais, enquanto os planetas mais massivos parecem formar-se principalmente por instabilidade gravítica. Mas Adibekyan acrescenta ainda: "Apesar desta descoberta ser um passo importante para uma compreensão total da formação planetária, não foi o derradeiro passo. A nossa equipa continua a dedicar-se com entusiasmo a muitas outras questões em aberto."

Para ajudar nesta compreensão, estão a ser feitas observações com o satélite GAIA (ESA), cuja sensibilidade permitirá a detecção de milhares de exoplanetas gigantes, em órbitas de longo período à volta de estrelas de diferentes massas. E no futuro próximo, missões como o CHEOPS e o PLATO, da ESA, ou o TESS, da NASA permitirão o estudo da relação massa-raio que, em conjunto com estudos da composição das atmosferas planetárias, com instrumentos como o ESPRESSO (VLT), o Telescópio Espacial James Webb (JWST) e o HIRES no ELT (ESO), irão estabelecer novas restrições aos processos de formação planetária.


Massa do planeta em função da metalicidade das estrelas analisadas. Neste gráfico podemos ver a posição das duas populações distintas de planetas gigantes.
Crédito: Santos et al. 2017


Ilustração de uma estrela jovem rodeada por um disco protoplanetário, onde podemos ver anéis concêntricos de gás, separados por espaços que indicam onde estão formando planetas.
Crédito: ESO/L. Calçada

FONTE: http://www.ccvalg.pt

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