Uma análise surpreendente da composição dos exoplanetas gigantes gasosos e de suas estrelas anfitriãs mostra que não há uma forte correlação entre suas composições quando se trata de elementos mais pesados ??que o hidrogênio e o hélio, de acordo com um novo trabalho liderado por Johanna Teske, de Carnegie, publicado no Diário Astronômico. Esta descoberta tem implicações importantes para a nossa compreensão do processo de formação planetária.
Na juventude, as estrelas são cercadas por um disco rotativo de gás e poeira do qual nascem os planetas. Os astrônomos se perguntam há quanto tempo a composição de uma estrela determina a matéria-prima a partir da qual os planetas são construídos – uma questão que é mais fácil de ser investigada agora que sabemos que a galáxia está repleta de exoplanetas.
“Compreender a relação entre a composição química de uma estrela e seus planetas pode ajudar a lançar luz sobre o processo de formação planetária”, explicou Teske.
Por exemplo, pesquisas anteriores indicaram que a ocorrência de planetas gigantes gasosos aumenta em torno das estrelas com uma maior concentração de elementos pesados, outros que não o hidrogênio e o hélio. Pensa-se que isso forneça evidências de uma das principais teorias concorrentes sobre a forma como os planetas se formam, que propõe que planetas gigantes gasosos sejam construídos a partir do lento acúmulo de material em disco até formar um núcleo cerca de 10 vezes a massa da Terra. Nesse ponto, o sólido interior planetário do bebê é capaz de se cercar de hélio e gás hidrogênio, gerando um planeta gigante e maduro.
“O trabalho anterior analisou a relação entre a presença de planetas e a quantidade de ferro existente na estrela hospedeira, mas queríamos expandir isso para incluir o conteúdo de elementos pesados ??dos próprios planetas e analisar mais do que apenas ferro”, explicou co-autor Daniel Thorngren, que concluiu grande parte do trabalho como estudante de pós-graduação na UC Santa Cruz e agora está na Université de Montréal.
Teske, Thorngren e seus colegas – Jonathan Fortney, da UC Santa Cruz, Natalie Hinkel, do Southwest Research Institute, e John Brewer, da San Francisco State University – compararam o conteúdo de elementos pesados ??de 24 planetas gigantes gasosos e frios à abundância do “planeta” elementos formadores “carbono, oxigênio, magnésio, silício, ferro e níquel em suas 19 estrelas hospedeiras. (Algumas estrelas hospedam vários planetas.)
Eles ficaram surpresos ao descobrir que não havia correlação entre a quantidade de elementos pesados ??nesses planetas gigantes e a quantidade desses elementos formadores de planetas em suas estrelas hospedeiras. Como os astrônomos podem explicar a tendência estabelecida de que estrelas ricas em elementos pesados ??são mais prováveis? hospedar planetas gigantes de gás?
“Desvendar essa discrepância pode revelar novos detalhes sobre o processo de formação do planeta”, explicou Fortney. “Por exemplo, que outros fatores estão contribuindo para a composição de um planeta bebê como ele se forma? Talvez sua localização no disco e a distância de qualquer vizinho. É necessário mais trabalho para responder a essas perguntas cruciais”.
Uma pista pode vir dos resultados combinados dos autores, agrupando os elementos pesados ??em agrupamentos que refletem suas características. Os autores observaram uma correlação experimental entre os elementos pesados ??de um planeta e a abundância relativa de carbono e oxigênio da estrela hospedeira, denominados elementos voláteis, em comparação com o restante dos elementos incluídos neste estudo, que se enquadram no grupo chamado elementos refratários. Esses termos se referem aos baixos pontos de ebulição dos elementos – volatilidade – ou seus altos pontos de fusão – no caso dos elementos refratários. Elementos voláteis podem representar uma composição planetária rica em gelo, enquanto elementos refratários podem indicar uma composição rochosa.
Teske disse: “Estou empolgado em explorar esse resultado experimental e espero acrescentar mais informações ao nosso entendimento sobre as relações entre as estrelas e as composições planetárias de missões futuras como o James Webb Space Telescope da NASA, que poderá medir elementos no exoplaneta. atmosferas “.
Publicado em 05/12/2019
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