A descoberta do exoplaneta GJ 3512b – um planeta “grande demais para sua estrela” – acrescenta combustível à competição entre dois modelos teóricos de como os planetas se formam. Isso sugere que muitos outros planetas parecidos com Júpiter estão esperando para serem encontrados, orbitando estrelas próximas ao sol.
Os astrônomos descobriram mais de 4.000 exoplanetas até agora, e o número ainda está subindo. Muitos são mundos gigantes gasosos como Júpiter ou Saturno em nosso sistema solar, mas isso é parcialmente parcial. os exoplanetas mais massivos que orbitam mais perto de suas estrelas são os exoplanetas mais fáceis de encontrar. Agora, um novo estudo sugere que pode haver uma grande população de exoplanetas ainda invisíveis, parecidos com Júpiter, à espera de serem encontrados orbitando estrelas próximas ao sol. Os novos resultados, do teórico Alan Boss, da Carnegie Institution for Science, relacionam-se de maneira profunda à compreensão dos astrônomos sobre como os planetas se formam. Esses resultados foram aceitos para publicação em uma próxima edição do The Astrophysical Journal.
O novo trabalho de Boss é apoiado por um artigo de 27 de setembro de 2019, publicado na revista Science, que relata a descoberta de um novo exoplaneta chamado GJ 3512b. Isto confirmou, um enorme planeta semelhante a Júpiter orbita uma estrela anã vermelha de massa muito baixa. E assim, este planeta – às vezes chamado de planeta que não deveria existir – esconde a teoria da formação planetária anteriormente mais popular, que sugeria que era impossível um planeta tão grande se formar em torno de uma estrela tão pequena. Do artigo de 27 de setembro:
“Pesquisas demonstraram que os exoplanetas da super-Terra e da massa de Netuno são mais freqüentes do que os gigantes de gás em torno de estrelas de baixa massa, como previsto pela teoria da acumulação central da formação de planetas. Relatamos a descoberta de um planeta gigante ao redor da estrela de massa muito baixa GJ 3512, conforme determinado por observações de velocidade radial óptica e infravermelha próxima. O planeta tem uma massa mínima de 0,46 massas de Júpiter, muito alta para uma estrela hospedeira tão pequena e uma órbita excêntrica de 204 dias … Usamos simulações para demonstrar que o sistema planetário GJ 3512 desafia as teorias de formação geralmente aceitas …”
É o desafio do “exoplaneta impossível” GJ 3512b ao modelo de formação de planeta mais amplamente aceito que Boss agora está abordando em seu novo artigo.
Teóricos astronômicos – pessoas que passaram carreiras inteiras estudando como os planetas se formam – se estabeleceram em dois cenários para a formação de planetas gigantes gasosos. Um cenário é chamado de acréscimo básico e o outro é chamado de instabilidade do disco. No acúmulo de núcleo, os planetas se formam lentamente através das colisões de material cada vez maior no disco de detritos de gás e poeira em torno de uma estrela jovem, como grãos de poeira, seixos, pedras e eventualmente materiais planetários maiores. Enquanto isso, a teoria da concorrência – instabilidade do disco – sugere um processo rapidamente desencadeado que ocorre quando o disco de detritos é maciço e frio o suficiente para formar braços em espiral.
De acordo com o modelo de instabilidade do disco de como os planetas se formam, aglomerados de gás e poeira auto-gravitantes se formam e se contraem e se fundem em um planeta bebê.
A acreção central tem sido a teoria dominante há algum tempo, mas planetas como GJ 3512b representam um desafio para ela. Boss tem sido um defensor da teoria da instabilidade do disco. Com o GJ 3512b agora descoberto e confirmado, Boss mais do que nunca acredita que a instabilidade do disco é o modelo correto para a formação de planetas gigantes gasosos e – se houver – que existem muitos outros planetas semelhantes a Júpiter esperando para serem encontrados. De acordo com Guillem Anglada-Escudé, um ex-pós-doutorado de Carnegie que trabalhou com Boss em modelos de instabilidade de disco, agora no Instituto de Estudos Espaciais da Catalunha:
“É uma excelente justificativa para o método de instabilidade do disco e uma demonstração de como uma descoberta incomum pode mudar o pêndulo em nossa compreensão de como os planetas se formam.”
Alan Boss, um teórico e astrônomo observacional da Carnegie Institution for Science. Imagem via Carnegie Institution for Science.
Aqui está o grande problema com a acreditação por núcleo como explicação para planetas como GJ 3512b. De acordo com o núcleo de acreção, a massa de um disco de detritos deve ser proporcional à massa da estrela jovem em torno da qual ele gira. Quando você tem uma estrela muito menor do que o nosso Sol – hospedando um planeta que deveria ser grande demais para ela – então o disco de detritos original era enorme em relação a essa estrela ou o acúmulo de núcleo simplesmente não funcionava nesse sistema planetário.
Por outro lado, no cenário de instabilidade do disco, os discos de detritos quentes começam como muito estáveis. À medida que gradualmente esfriam, eles formam braços espirais ao redor da estrela – sim, braços espirais semelhantes aos de uma galáxia – a partir dos quais aglomerados densos eventualmente formam planetas. E, como se vê, os gigantes gasosos resultantes desse processo estão a distâncias semelhantes de suas estrelas, como Júpiter e Saturno estão do sol. Como Boss supôs:
“Meus novos modelos mostram que a instabilidade do disco pode formar aglomerados densos a distâncias semelhantes às dos planetas gigantes do sistema solar. O censo dos exoplanetas ainda está em andamento, e este trabalho sugere que há muito mais gigantes do gás esperando para serem contados.”
Se Boss estiver certo, a instabilidade do disco para a criação de planetas pode ser mais comum do que se pensava, e deve haver muitos mundos semelhantes a Júpiter à espera de serem descobertos em torno de estrelas próximas. Encontrar mais planetas como o GJ 3512b tornaria esse cenário ainda mais atraente.
Conclusão: Um novo estudo da Carnegie Institution for Science sugere que há muito mais planetas gigantes de gás semelhantes a Júpiter orbitando estrelas próximas, esperando para serem encontrados. O estudo expande a recente descoberta do GJ 3512b, um planeta massivo que deve ser grande demais para sua pequena estrela e “nem deveria existir” de acordo com a atual teoria mais popular de como os planetas se formam.
Publicado em 09/10/2019
Artigo original: https://earthsky.org/space/theories-planet-formation-gj-3512b-favors-disk-instability
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