A modelagem recente de estrelas parecidas com o Sol com sistemas planetários descobriu que um sistema com quatro planetas rochosos e quatro gigantes gasosos em órbitas estáveis - e apenas uma faixa externa esparsamente povoada de planetesimais - tem apenas 15 a 25% de probabilidade de desenvolvimento. Embora você possa estar cético sobre a validade de um modelo que coloca nosso sistema planetário mais conhecido na cesta improvável, pode haver alguma verdade nessa descoberta.
Essa modelagem foi informada pelo banco de dados atual de exoplanetas conhecidos e, de outra forma, com base em algumas suposições razoáveis prima facie. Em primeiro lugar, supõe-se que os gigantes gasosos não possam se formar na linha de geada de um sistema - uma linha além da qual compostos de hidrogênio, como água, metano e amônia, existiriam como gelo. Para o nosso Sistema Solar, essa linha é de cerca de 2,7 unidades astronômicas do Sol - que fica aproximadamente no meio do cinturão de asteróides.
Pensa-se que os gigantes de gás sejam capazes de se formar tão longe, pois sua formação requer um grande volume de material sólido (na forma de gelados), que então se tornam os núcleos dos gigantes de gás. Embora possa haver tanto material rochoso como ferro, níquel e silício fora da linha de geada, esses materiais não são abundantes o suficiente para desempenhar um papel significativo na formação de planetas gigantes e quaisquer planetesimais que eles possam formar são devorados pelos gigantes ou arremessados fora de órbita.
No entanto, dentro da linha de geada, os materiais rochosos são a base dominante para a formação de planetas - já que a maioria dos gases leves é expelida da região pela força do vento estelar e outros compostos leves (como H2O e CO2) são sustentados apenas pela acumulação na formação de planetesimais de materiais mais pesados (como ferro, níquel e silicatos). Planetas rochosos de tamanho considerável provavelmente se formarão nessas regiões dentro de 10 a 100 milhões de anos após o nascimento da estrela.
Então, talvez um pouco paroquialmente, supõe-se que você comece com um sistema de três regiões - uma região formadora de planeta interior terrestre, uma região formadora de gigantes gasosos e uma região externa de planetesimais não acoplados, onde a gravidade da estrela não é suficiente para atrair material para participar de mais acréscimos.
A partir dessa base, Raymond et al. Executaram um conjunto de 152 variações, das quais surgiram várias regras amplas. Em primeiro lugar, parece que a probabilidade de sustentar planetas interiores terrestres depende muito da estabilidade das órbitas dos gigantes gasosos. Freqüentemente, perturbações gravitacionais entre os gigantes gasosos resultam na adoção de órbitas elípticas mais excêntricas, que limpam todos os planetas terrestres - ou os enviam colidindo com a estrela. Apenas 40% dos sistemas mantinham mais de um planeta terrestre, 20% tinham apenas um e 40% haviam perdido todos eles.
Discos de detritos de poeira quente e fria foram encontrados como fenômenos comuns em sistemas amadurecidos que retinham planetas terrestres. Em todos os sistemas, a poeira primária é eliminada em grande parte nos primeiros cem milhões de anos - por radiação ou por planetas. Mas, onde os planetas terrestres são retidos, há um reabastecimento dessa poeira - presumivelmente por meio da moagem colisional de planetesimais rochosos.
Essa descoberta é refletida no título do artigo Discos de detritos como sinalização da formação de planetas terrestres. Se esse trabalho de modelagem é um reflexo preciso da realidade, os discos de detritos são comuns em sistemas com gigantes de gás estáveis - e, portanto, com planetas terrestres persistentes - mas estão ausentes de sistemas com órbitas gigantes de gás altamente excêntricas, onde os planetas terrestres foram limpos.
No entanto, o sistema solar parece incomum nesse esquema. Propõe-se que as perturbações dentro das órbitas de nossos gigantes de gás, que levaram ao bombardeio pesado tardio, estavam realmente atrasadas no que diz respeito ao modo como outros sistemas geralmente se comportam. Isso nos deixou um número incomumente alto de planetas terrestres que se formaram antes do início da reconfiguração do gigante gasoso. E o atraso do evento, depois que todas as colisões que construíram os planetas terrestres foram concluídas, eliminou a maior parte do disco de detritos que poderia estar lá - além da leve sugestão de luz zodiacal que você pode notar em um céu escuro após o pôr do sol ou antes do amanhecer.
Leitura adicional: Raymond e cols. Detritos como sinalização da formação de planetas terrestres.
