O que exatamente é um sistema solar "normal"? Se pensávamos que tínhamos alguma idéia no passado, definitivamente não temos agora. E um novo estudo liderado por astrônomos da Universidade de Cambridge reforçou esse fato. O novo estudo encontrou quatro planetas gigantes gasosos, semelhantes ao nosso próprio Júpiter e Saturno, orbitando uma estrela muito jovem chamada CI Tau. E um dos planetas tem uma órbita extrema que a leva mais de mil vezes mais distante da estrela do que o planeta mais interno.
O CI Tau está a cerca de 500 anos-luz de distância em uma parte muito ativa da galáxia denominada "viveiro estelar". Com apenas 2 milhões de anos, o CI Tau é um mero bebê em termos estelares. Nosso próprio Sol tem cerca de 5 bilhões de anos e tem outros 5 bilhões para ir, mais ou menos. Portanto, a CI Tau é jovem demais para ter o tipo de gigante de gás que possui. Ou assim pensamos.
Nosso melhor modelo de formação de sistema solar é chamado de hipótese nebular e é mais ou menos assim: uma nuvem rodopiante de gás e poeira cresce e ganha densidade até cair em uma estrela e a fusão começar. Ao redor dessa estrela recém-formada, o restante do gás e da poeira continua girando como um disco protoplanetário. Com o tempo, esse assunto se agrupa e forma outros planetas, luas e asteróides, e não há mais disco protoplanetário. Essa é uma descrição muito breve de como as coisas vão.
Pensa-se que esse processo de formação do planeta demore muito, muito mais que 2 milhões de anos. Uma estrela como o nosso Sol pode se formar em apenas 1 milhão de anos, mas os planetas gasosos levam entre 10 e 100 milhões de anos para se formar, e os planetas terrestres demoram ainda mais.
“Os planetas de massa de Saturno devem se formar primeiro acumulando um núcleo sólido e depois puxando uma camada de gás por cima, mas esses processos devem ser muito lentos a grandes distâncias da estrela. A maioria dos modelos luta para criar planetas dessa massa a essa distância. ” - Autor principal do estudo, Professora Cathie Clarke, Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge.
Esta não é a primeira vez que o CI Tau chamou a atenção dos astrônomos. Em 2016, os astrônomos descobriram um Júpiter quente orbitando a estrela. Isso tornou a primeira estrela de sua tenra idade a ter um desses gigantes escaldantes de gás quente. Um Júpiter quente é um gigante gasoso da mesma faixa de massa que o nosso Júpiter, mas que orbita tão perto de sua estrela que está muito quente. Júpiter quente é intrigante porque não entendemos como eles podem se formar 'in situ', ou tão perto da estrela. Os astrônomos pensam que esses tipos de planetas se distanciam mais da estrela e migram. Como isso poderia acontecer em apenas 2 milhões de anos?
Neste novo estudo, uma equipe de pesquisadores liderada pela Universidade de Cambridge voltou os olhos para o CI Tau novamente. Eles usaram o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) para procurar no sistema CI Tau por irmãos do Júpiter quente. O que eles descobriram apenas aumentou o mistério do sistema. Eles descobriram três outros gigantes gasosos orbitando a estrela, e um deles segue uma órbita distante mil vezes mais distante da estrela do que o planeta mais interno, o já mencionado Júpiter quente. De acordo com o artigo, este é “… o conjunto mais massivo de exoplanetas já detectados nessa idade”. Então, o que tudo isso significa?
“Atualmente, é impossível dizer se a arquitetura planetária extrema vista no CI Tau é comum nos sistemas quentes de Júpiter ...” - Professora Cathie Clarke, Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge.
Por enquanto, não temos certeza. Cerca de 1% das estrelas hospeda Júpiteres quentes, mas a maioria dos Júpiteres quentes conhecidos é centenas de vezes mais antiga que o CI Tau. Como, até onde sabemos, os planetas não podem se formar antes da estrela, como os astrônomos podem explicar o que aconteceu nesse sistema?
“Atualmente, é impossível dizer se a arquitetura planetária extrema vista no CI Tau é comum nos sistemas quentes de Júpiter, porque a maneira como esses planetas irmãos foram detectados - através de seu efeito no disco protoplanetário - não funcionaria em sistemas mais antigos que não têm mais um disco protoplanetário ”, disse a professora Cathie Clarke, do Institute of Astronomy de Cambridge, a primeira autora do estudo.
Há perguntas suficientes aqui para manter uma equipe de astrônomos ocupada por toda a carreira. De acordo com os pesquisadores, não está claro qual o papel, se houver, dos planetas irmãos que levaram o planeta mais interno a entrar em sua órbita ultra-próxima. Também não está claro se qualquer mecanismo que possa estar em jogo neste sistema é o mesmo mecanismo que aquece Júpiteres em geral. E outro mistério é como os dois planetas externos se formaram.
"Os modelos de formação de planetas tendem a se concentrar na capacidade de criar os tipos de planetas que já foram observados, de modo que novas descobertas não se encaixam necessariamente nos modelos", disse Clarke. “Os planetas de massa de Saturno devem se formar primeiro acumulando um núcleo sólido e depois puxando uma camada de gás por cima, mas esses processos devem ser muito lentos a grandes distâncias da estrela. A maioria dos modelos luta para criar planetas dessa massa a essa distância. ”
É claro que é isso que torna a ciência tão atraente e eficaz. Os astrônomos observam algo e criam um modelo para explicá-lo. Então eles continuam observando, e algumas descobertas reforçam o modelo, enquanto outras o desafiam. Portanto, o modelo continua sendo atualizado e, com o tempo, representa realisticamente uma amostra cada vez maior de observações.
Os astrônomos continuarão estudando esse sistema para tentar desvendar alguns desses mistérios. O ALMA revolucionou o estudo dos discos protoplanetários, e os trabalhos futuros, sem dúvida, se apoiarão fortemente no ALMA novamente. Ele tem o poder de imaginar planetas formando dentro de discos protoplanetários, que são lugares pouco iluminados e pouco iluminados que são muito difíceis de ver.
Esteja preparado para se surpreender com o que o ALMA vê. Novamente.
- Comunicado de imprensa da Universidade de Cambridge: “Planetas gigantes em torno de jovens estrelas levantam questões sobre como os planetas se formam”
- Trabalho de pesquisa: “Imagem milimétrica de alta resolução do disco protoplanetário da CI Tau: um conjunto massivo de protoplanetas de 0,1 a 100 au”
- Comunicado de imprensa da Rice University: “Astrônomos encontram planeta gigante em torno de estrela muito jovem”
- Página da Wikipedia: Hipótese Nebular
