Crescer é difícil, principalmente para os planetas bebês. Agora, os cientistas podem ter descoberto a solução para um quebra-cabeça sobre o crescimento de nuvens protoplanetárias.
Um obstáculo à formação planetária, conhecida como barreira de salto, dificulta o aglomerado de partículas de poeira que eventualmente formam planetas. Mas a carga elétrica pode fornecer uma viscosidade extra que esses motores cósmicos precisam para aglomerados para continuar crescendo, relatam cientistas na Nature Physics. Testar essa explicação exigiu agitar vigorosamente milhares de pequenas esferas de vidro e catapultá-las mais de 100 metros para o céu, na tentativa de imitar os locais de nascimento dos planetas, discos protoplanetários.
Nas panquecas de poeira e gás conhecidas como discos protoplanetários, as sementes dos planetas colidem e grudam, formando grupos cada vez maiores. Mas, de acordo com experimentos e simulações, uma vez que as partículas têm um tamanho aproximado de um milímetro, seu crescimento pára quando elas se refletem, em vez de grudarem. É um dilema que impediu tentativas de simular como os planetas se formam.
De alguma forma, as partículas de poeira superam a barreira quicando, resultando em um cosmo salpicado de uma grande variedade de mundos. “Vemos exoplanetas, então deve haver uma maneira de obter partículas maiores”, diz o astrofísico experimental Tobias Steinpilz, da Universidade de Duisburg-Essen, na Alemanha.
Então Steinpilz e colegas começaram a formar análogos de sementes planetárias. Em vez de grãos protoplanetários, os pesquisadores usaram contas de vidro, cada uma com menos de meio milímetro de diâmetro. As colisões entre essas esferas imitariam partículas de poeira em colisão no disco protoplanetário. Mas havia um problema: a gravidade da Terra. “Isso domina tudo o que queremos ver”, diz Steinpilz.
Então, os pesquisadores lançaram seu experimento com uma catapulta dentro da Torre de Bremen de 120 metros de altura na Alemanha, permitindo que o aparelho contendo as contas, uma câmera e outro equipamento de medição voasse para cima e para baixo. Durante seu vôo de aproximadamente nove segundos, o dispositivo ficou efetivamente sem peso.
Antes do lançamento, os pesquisadores sacudiram as contas, imitando as colisões que as partículas em um disco protoplanetário experimentariam ao longo do tempo. Esse movimento fez com que as contas acumulassem cargas elétricas, algumas negativas e outras positivas. Quando as contas ficaram sem peso, formaram aglomerados – alguns compostos por mais de mil contas – graças a forças elétricas entre as contas carregadas, determinaram os pesquisadores.
Os resultados “mostram claramente que as forças eletrostáticas ajudam a crescer além da barreira que salta nas condições do laboratório”, diz o astrônomo Richard Booth, da Universidade de Cambridge. Mas, observa ele, “existe uma questão de tentar extrapolar essas condições de laboratório para o que vemos nos discos protoplanetários”. Em particular, os discos protoplanetários consistem em grãos de poeira feitos de materiais naturais em vez de vidro.
A equipe de Steinpilz também realizou experimentos de agitação com esferas de basalto, que são mais semelhantes às partículas em um disco protoplanetário real. As partículas de basalto carregaram ainda mais do que as esferas de vidro, segundo a equipe, sugerindo que o efeito pode ser ainda mais forte em discos protoplanetários.
Ainda existem outras barreiras para o desenvolvimento de planetas. Partículas de alta velocidade, por exemplo, podem colidir e quebrar pedaços maiores, por isso crescer ainda é difícil.
Publicado em 15/12/2019
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