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Impacto de um intruso estelar no nosso Sistema Solar


Ilustração de um sistema solar em formação - um disco protoplanetário em redor de uma estrela jovem.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Uma quase catástrofe há milhares de milhões de anos pode ter moldado as regiões exteriores do Sistema Solar, deixando as regiões interiores basicamente intocadas. Investigadores do Instituto Max Planck para Radioastronomia em Bona e colaboradores descobriram que uma passagem rasante de outra estrela pode explicar muitas das características observadas no Sistema Solar exterior. "O nosso grupo há anos que estuda o que 'fly-bys' podem fazer noutros sistemas planetários, nunca considerando que, na verdade, podemos viver num tal sistema," comenta Susanne Pflazner, autora principal do projeto. "A beleza deste modelo reside na sua simplicidade."

O cenário básico da formação do Sistema Solar é conhecido há muito tempo: o nosso Sol nasceu de uma nuvem colapsante de gás e poeira. No processo, foi formado um disco achatado onde não apenas cresceram os planetas, mas também objetos mais pequenos como asteroides, planetas anões, etc. Devido ao achatamento do disco, seria de esperar que os planetas orbitassem num plano único, a menos que algo dramático acontecesse depois. Olhando para o Sistema Solar, até à órbita de Neptuno, tudo parece normal: a maioria dos planetas movem-se em órbitas bastante circulares e as suas inclinações orbitais variam apenas ligeiramente. No entanto, para lá de Netuno, as coisas ficam muito confusas. O maior quebra-cabeças é o planeta anão Sedna, que se move numa órbita inclinada e altamente excêntrica e está tão longe que não pode ter sido "empurrado" por outros planetas.

Para lá da órbita de Neptuno, acontece outra coisa estranha. A massa total de todos os objetos cai drasticamente quase três ordens de grandeza. Isto ocorre aproximadamente à mesma distância onde fica tudo confuso. Pode ser coincidência, mas tais coincidências são raras na natureza.

Susanne Pfalzner e colaboradores sugerem que uma estrela se aproximou do Sol num estágio inicial, "roubando" a maior parte do material exterior do disco protoplanetário do Sol e jogando fora o que restava para órbitas inclinadas e excêntricas. Realizando milhares de simulações de computador, verificaram o que aconteceria quando uma estrela passasse muito perto e perturbasse o uma vez maior disco protoplanetário. Descobriu-se que o melhor ajuste para as regiões exteriores do Sistema Solar atual vem de uma estrela perturbadora que tinha a mesma massa do Sol, ou um pouco mais leve (0,5-1 massas solares), que passou a aproximadamente 3 vezes a distância de Netuno.

No entanto, o mais surpreendente para os cientistas é que um "fly-by" não só explica as órbitas estranhas dos objetos do Sistema Solar exterior, como também fornece uma explicação natural para várias características inexplicáveis do nosso Sistema Solar, incluindo a relação de massa entre Neptuno e Úrano, e a existência de duas populações distintas de objetos da Cintura de Kuiper.

"É importante continuar a explorar todos os caminhos possíveis para explicar a estrutura do Sistema Solar exterior. Os dados são cada vez mais, mas ainda são escassos, de modo que as teorias têm muito espaço de desenvolvimento," comenta Pedro Lacerda da Queen's University em Belfast, coautor do artigo científico. "Há um certo perigo de que uma teoria se cristalize como verdade, não porque explica melhor os dados, mas por causa de outras pressões. O nosso trabalho mostra que muito do que sabemos pode atualmente ser explicado por algo tão simples como uma passagem estelar."

A grande questão é a probabilidade de tal evento. Hoje em dia, os "fly-bys" estelares, até centenas de vezes mais distantes são, felizmente, raros. No entanto, estrelas como o nosso Sol nascem normalmente em grandes grupos muito mais densos. Portanto, as passagens estelares eram significativamente mais comuns no passado distante. Realizando outro tipo de simulação, a equipa descobriu que havia uma probabilidade de 20%-30% do Sol sofrer um "fly-by" estelar nos primeiros um bilhão de anos da sua vida.

Esta não é a prova definitiva de que um "fly-by" estelar provocou as características confusas do Sistema Solar exterior, mas pode reproduzir muitos factos observacionais e parece relativamente realista. Até agora, é a explicação mais simples e se simplicidade é sinal de validade, então este modelo é o melhor candidato até agora.

"Em resumo, o nosso cenário fornece uma alternativa realista aos modelos atuais sugeridos para explicar as características inesperadas do Sistema Solar exterior," conclui Susanne Pfalzner. "Deve ser considerado como uma opção para estruturar o Sistema Solar exterior. A força da hipótese de 'fly-by' reside na explicação de várias características do Sistema Solar exterior por um único mecanismo."


Simulação do cenário de intruso estelar para uma massa de 0,5 sóis e um periélio de 100 UA ou 15 bilhões de quilômetros para a estrela perturbadora (três vezes a distância Sol-Neptuno).
a) posições médias das partículas após o fly-by, as cores indicam excentricidade das órbitas, aumentando de azul para verde.
b) posições das partículas antes do fly-by com diferentes populações de excentricidade (cores).
Regiões cinzentas: partículas que se tornaram "livres" devido ao evento de "fly-by".
Crédito: S. Pfalzner et al.: The Astrophysical Journal (2018)

FONTE: ASTRONOMIA ONLINE

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