Júpiter é o maior planeta do sistema solar. Em termos de massa, Júpiter se eleva sobre os outros planetas. Se você reunisse todos os outros planetas em uma única massa, Júpiter ainda seria 2,5 vezes mais massivo. É difícil subestimar o quão grande é Júpiter. Mas, como descobrimos milhares de exoplanetas nas últimas décadas, isso levanta uma questão interessante sobre como Júpiter se compara. Em outras palavras, quão grande pode ser um planeta? A resposta é mais sutil do que você imagina.
A resposta simples é que um planeta grande é pequeno demais para ser uma estrela. A definição usual para uma estrela é que ela deve ser grande o suficiente para fundir hidrogênio em hélio em seu núcleo. Uma estrela da sequência principal é aquela em que o calor e a pressão gerados pela fusão são equilibrados pelo peso gravitacional da estrela.
As estrelas são feitas principalmente de hidrogênio e hélio, e é seguro assumir que os maiores planetas teriam uma composição semelhante. O Sol é constituído por cerca de 75% de hidrogênio e 24% de hélio, sendo os outros 1% elementos mais pesados. Júpiter é aproximadamente 71% de hidrogênio, 24% de hélio e 5% de outros. Então, vamos descobrir que qualquer planeta grande tem 3 partes de hidrogênio para 1 parte
hélio.
Enquanto não houver fusão, um grande planeta estará em estado de equilíbrio hidrostático. Isso significa que o peso de todo esse gás que tenta colapsar é equilibrado pela pressão do gás que não quer ser espremido. Quanto mais massa você tiver, mais o interior será espremido e mais quente ficará. Com massa suficiente, o interior fica quente o suficiente para que o hidrogênio comece a se fundir em hélio. Essa massa crítica é de cerca de 80 Júpiteres. Qualquer coisa com mais massa do que isso deve ser uma estrela.
Mas esse não é o melhor limite superior, porque existem objetos no universo conhecidos como anãs marrons. Esses objetos são parecidos com estrelas porque não estão em equilíbrio hidrostático. Seus interiores geram calor como uma estrela e podem até fundir hidrogênio em deutério, mas não em hélio. Por outro lado, as menores anãs marrons têm superfícies frias e nubladas e parecem um planeta. O limite inferior de massa para uma anã marrom é de cerca de 13 massas de Júpiter.
Em termos de massa, 13 massas de Júpiter são um bom limite superior. Mas quando se trata de planetas grandes, os mais massivos não são os maiores em tamanho.
Ao contrário dos sólidos, que não comprimem muito sob pressão, os gases podem comprimir significativamente. Assim, à medida que você adiciona massa a um planeta gasoso, seu volume não aumenta na mesma quantidade. Por exemplo, Júpiter é três vezes a massa de Saturno, mas é menos de 20% maior em volume. Voltando ao nosso modelo de equilíbrio hidrostático, os planetas mais maciços são na verdade menores que o tamanho de Júpiter.
Alguns anos atrás, Jingjing Chen e David Kipping observaram como o tamanho dos planetas pode variar dependendo de sua massa. [^ 1] Eles descobriram que existe um ponto de transição entre os mundos do tipo Netuno, onde mais massa tende a aumentar seu tamanho e Júpiter. mundos de tipo onde mais massa tende a simplesmente comprimir mais o gás. Esse ponto crítico é cerca de metade da massa de Júpiter, então os maiores planetas deveriam ter em torno dessa massa. Isso concorda com a observação. O maior exoplaneta confirmado é o WASP-17b. É aproximadamente o dobro do tamanho de Júpiter, mas tem apenas 49% da massa de Júpiter.
Obviamente, existem outros fatores que entram em jogo, como composição e temperatura. Os maiores exoplanetas conhecidos tendem a ser Júpiteres quentes orbitando perto de sua estrela. Isso significa que eles são muito mais quentes e menos densos que um planeta joviano frio como Júpiter. Júpiter também tem um núcleo rochoso denso, o que significa que é menor do que seria se fosse feito apenas de hidrogênio e hélio.
Mas, mesmo levando esses fatores em consideração, os planetas jovianos são claramente os maiores e mais massivos que existem. Júpiter não é o maior planeta do universo, mas é um dos gigantes.
Fonte: Previsão probabilística das massas e raios de outros mundos, por Chen, Jingjing e David Kipping.
