Os cientistas descobriram mais de 4.000 exoplanetas fora do nosso Sistema Solar, de acordo com o Arquivo Exoplanet da NASA.
Alguns desses planetas orbitam várias estrelas ao mesmo tempo. Certos planetas estão tão próximos de sua estrela que leva apenas alguns dias para fazer uma revolução, em comparação com a Terra que leva 365,25 dias. Outros atiram em torno de sua estrela com órbitas extremamente oblongas, ao contrário da circular da Terra. Quando se trata de como os exoplanetas se comportam e onde eles existem, há muitas possibilidades.
E, no entanto, quando se trata de tamanhos de planetas, especificamente sua massa e raio, existem algumas limitações. E por isso, temos a responsabilidade da física.
Sou astrofísico planetário e tento entender o que torna um planeta capaz de sustentar a vida. Observo a conexão química entre estrelas e seus exoplanetas e como a estrutura interior e a mineralogia de planetas de tamanhos diferentes se comparam.
Planetas rochosos versus gasosos
Em nosso sistema solar, temos dois tipos de planetas: planetas pequenos, rochosos e densos que são semelhantes à Terra e planetas grandes e gasosos como Júpiter. Pelo que nós astrofísicos detectamos até agora, todos os planetas se enquadram nessas duas categorias.
De fato, quando olhamos para os dados de missões de caça ao planeta, como a missão Kepler ou do satélite em trânsito Exoplanet System, existe uma lacuna no tamanho dos planetas. Nomeadamente, não há muitos planetas que cumpram a definição de uma “super-Terra”, com um raio de um a meio a duas vezes o raio da Terra e uma massa que é cinco a 10 vezes maior.
Então a pergunta é: por que não existem super-Terras? Por que os astrônomos vêem apenas pequenos planetas rochosos e enormes planetas gasosos?
As diferenças entre os dois tipos de planetas e a razão dessa lacuna na super-Terra têm tudo a ver com a atmosfera de um planeta – especialmente quando o planeta está se formando.
Quando uma estrela nasce, uma enorme bola de gás se junta, começa a girar, entra em colapso e inflama uma reação de fusão dentro do núcleo da estrela. Este processo não é perfeito; sobra muito gás e poeira após a formação da estrela. O material extra continua a girar em torno da estrela até se transformar em um disco estelar: uma coleção plana e em forma de anel de gás, poeira e rochas.
Durante todo esse movimento e comoção, os grãos de poeira se chocam, formando seixos que depois crescem em rochas cada vez maiores até formar planetas. À medida que o planeta cresce em tamanho, sua massa e, portanto, a gravidade aumentam, permitindo capturar não apenas a poeira e as rochas acumuladas – mas também o gás, que forma uma atmosfera.
Há muito gás no disco estelar – afinal, hidrogênio e hélio são os elementos mais comuns nas estrelas e no universo. No entanto, há consideravelmente menos material rochoso, porque apenas uma quantidade limitada foi feita durante a formação de estrelas.
O problema com as super-terras
Se um planeta permanecer relativamente pequeno, com um raio menor que 1,5 vezes o raio da Terra, sua gravidade não será forte o suficiente para manter uma enorme quantidade de atmosfera, como o que está em Netuno ou Júpiter. Se, no entanto, continuar crescendo, ele captura cada vez mais gás, que forma uma atmosfera que faz com que ela inche ao tamanho de Netuno (quatro vezes o raio da Terra) ou Júpiter, 11 vezes o raio da Terra.
Portanto, um planeta permanece pequeno e rochoso ou se torna um planeta grande e gasoso. O meio termo, onde uma super-Terra pode ser formada, é muito difícil porque, uma vez que possui massa e força gravitacional suficiente, ele precisa das circunstâncias exatas para impedir que a avalanche de gás se acumule no planeta e o incha. Às vezes, isso é chamado de “equilíbrio instável” – quando um corpo (ou um planeta) é levemente deslocado (um pouco mais de gás é adicionado), ele se afasta ainda mais da posição original (e se torna um planeta gigante).
Outro fator a considerar é que, uma vez que um planeta é formado, ele nem sempre fica na mesma órbita. Às vezes, os planetas se movem ou migram para a estrela anfitriã. À medida que o planeta se aproxima da estrela, sua atmosfera se aquece, fazendo com que os átomos e as moléculas se movam muito rapidamente e escapem da atração gravitacional do planeta. Portanto, alguns dos pequenos planetas rochosos são na verdade os núcleos de planetas maiores que foram despojados de sua atmosfera.
Portanto, embora não haja planetas rochosos super enormes ou pequenos planetas fofos, ainda existe uma enorme diversidade de tamanhos, geometrias e composições de planetas.
Publicado em 28/01/2020
Artigos originais:
- https://sciencex.com/news/2020-01-planets-size-limits.html?utm_source=nwletter
- https://theconversation.com/even-planets-have-their-size-limits-121075
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