Os cientistas há muito lutam para entender como os planetas comuns se formam. Uma nova simulação de supercomputador mostra que o ingrediente que falta pode ser o magnetismo.
Gostamos de nos considerar únicos. Essa presunção pode até ser verdadeira quando se trata de nossa vizinhança cósmica: apesar do fato de que planetas entre os tamanhos da Terra e Netuno parecem ser os mais comuns no cosmos, nenhum desses planetas de massa intermediária pode ser encontrado no sistema solar.
O problema é que nossas melhores teorias de formação de planetas – lançadas como são a partir dos moldes do que observamos em nosso próprio quintal – não foram suficientes para explicar verdadeiramente como os planetas se formam. Um novo estudo, no entanto, publicado na Nature Astronomy em fevereiro, demonstra que, levando em consideração o magnetismo, os astrônomos podem explicar a impressionante diversidade de planetas orbitando estrelas alienígenas.
É muito cedo para dizer se o magnetismo é o ingrediente chave que falta em nossos modelos de formação de planetas, mas o novo trabalho é, no entanto, “um novo resultado muito legal”, disse Anders Johansen, um cientista planetário da Universidade de Copenhagen que não esteve envolvido com o trabalho.
Até recentemente, a gravidade era a estrela do show. Na teoria mais comumente citada sobre como os planetas se formam, conhecida como acréscimo de núcleo, rochas pesadas orbitando um jovem sol colidem violentamente repetidas vezes, ligando-se umas às outras e crescendo com o tempo. Eles acabam criando objetos com gravidade suficiente para coletar cada vez mais material – primeiro se tornando um pequeno planetesimal, depois um protoplaneta maior e, então, talvez um planeta totalmente desenvolvido.
No entanto, a gravidade não age sozinha. A estrela expande constantemente radiação e ventos que empurram o material para o espaço. Os materiais rochosos são mais difíceis de expulsar, por isso eles se aglutinam mais perto do Sol em planetas rochosos. Mas a radiação espalha elementos e compostos vaporizados com mais facilidade – vários gelos, hidrogênio, hélio e outros elementos leves – para as fronteiras distantes do sistema estelar, onde formam gigantes gasosos como Júpiter e Saturno e gigantes de gelo como Urano e Netuno.
Mas um problema chave com essa ideia é que, para a maioria dos sistemas planetários, os ventos estragam a festa. A poeira e o gás necessários para fazer um gigante gasoso explodir mais rápido do que um mundo pesado e gasoso pode se formar. Em apenas alguns milhões de anos, esta matéria ou cai na estrela hospedeira ou é empurrada por aqueles ventos estelares para um espaço profundo e inacessível.
Já há algum tempo, os cientistas suspeitam que o magnetismo também pode desempenhar um papel. O que, especificamente, os campos magnéticos fazem permanece obscuro, em parte por causa da dificuldade em incluir campos magnéticos ao lado da gravidade nos modelos de computador usados para investigar a formação de planetas. Em astronomia, disse Meredith MacGregor, astrônomo da Universidade do Colorado, em Boulder, há um refrão comum: “Não mencionamos campos magnéticos, porque eles são difíceis.”
No entanto, os campos magnéticos são comuns em torno dos planetesimais e protoplanetas, vindos da própria estrela ou do movimento de gás e poeira lavados pela luz das estrelas. Em termos gerais, os astrônomos sabem que os campos magnéticos podem ser capazes de proteger os planetas nascentes do vento de uma estrela, ou talvez agitar o disco e mover o material que faz o planeta. “Já sabemos há muito tempo que os campos magnéticos podem ser usados como escudo e para perturbar as coisas”, disse Zoë Leinhardt, uma cientista planetária da Universidade de Bristol que não esteve envolvida no trabalho. Mas faltam detalhes e a física dos campos magnéticos nesta escala é mal compreendida.
“É difícil modelar a gravidade desses discos em resolução alta o suficiente e entender o que está acontecendo”, disse Ravit Helled, um cientista planetário da Universidade de Zurique. Adicionar campos magnéticos é um desafio significativamente maior.
No novo trabalho, Helt, junto com seu colega de Zurique Lucio Mayer e Hongping Deng, da Universidade de Cambridge, usou o supercomputador PizDaint, o mais rápido da Europa, para executar simulações de altíssima resolução que incorporavam campos magnéticos ao lado da gravidade.
O magnetismo parece ter três efeitos principais. Primeiro, os campos magnéticos protegem certos aglomerados de gás – aqueles que podem crescer para se tornarem planetas menores – da influência destrutiva da radiação estelar. Além disso, esses casulos magnéticos também retardam o crescimento do que se tornariam planetas supermassivos. A pressão magnética empurrando para o espaço “interrompe a queda de matéria nova”, disse Mayer, “talvez não completamente, mas a reduz muito”.
O terceiro efeito aparente é destrutivo e criativo. Os campos magnéticos podem aumentar o gás. Em alguns casos, essa influência desintegra aglomerados protoplanetários. Em outros, ele empurra o gás para mais perto, o que estimula a aglomeração.
Juntas, essas influências parecem resultar em um número maior de mundos menores e menos gigantes. E embora essas simulações examinassem apenas a formação de mundos gasosos, na realidade esses reinos prototípicos também podem acumular material sólido, talvez se tornando reinos rochosos.
Ao todo, essas simulações sugerem que o magnetismo pode ser parcialmente responsável pela abundância de exoplanetas de massa intermediária lá fora, sejam eles Netuno menores ou Terras maiores.
“Gosto dos resultados; Acho que é promissor”, disse Leinhardt. Mas mesmo que os pesquisadores tenham um supercomputador ao seu lado, a resolução de mundos individuais permanece confusa. Neste estágio, não podemos ter certeza do que está acontecendo com os campos magnéticos em escala protoplanetária. “Esta é mais uma prova de conceito, que eles podem fazer isso, eles podem casar a gravidade e os campos magnéticos para fazer algo muito interessante que eu nunca tinha visto antes.”
Os pesquisadores não afirmam que o magnetismo é o árbitro do destino de todos os mundos. Em vez disso, o magnetismo é apenas outro ingrediente do potpourri de formação de planetas. Em alguns casos, pode ser importante; em outros, nem tanto. O que se encaixa, uma vez que você considere os bilhões e bilhões de planetas individuais lá fora, somente em nossa galáxia. “É isso que torna o campo tão empolgante e animado”, disse Helled: Nunca há, nem nunca haverá, falta de curiosidades astronômicas para explorar e compreender.
Publicado em 09/06/2021 03h21
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