Uma colisão colossal entre Júpiter e um planeta ainda em formação no início do sistema solar, há cerca de 4,5 bilhões de anos, poderia explicar leituras surpreendentes da nave espacial Juno da NASA, segundo um estudo desta semana na revista Nature.
Astrônomos da Universidade de Rice e da Universidade Sun Yat-sen da China dizem que seu cenário de impacto pode explicar as leituras gravitacionais de Juno, que sugerem que o núcleo de Júpiter é menos denso e mais extenso do que o esperado.
“Isso é intrigante”, disse o astrônomo Rice e coautor do estudo, Andrea Isella. “Isso sugere que algo aconteceu que agitou o núcleo, e é aí que o impacto gigante entra em jogo.”
Isella disse que as principais teorias sobre a formação de planetas sugerem que Júpiter começou como um planeta denso, rochoso ou gelado que mais tarde reuniu sua atmosfera espessa do disco primordial de gás e poeira que deu origem ao nosso sol.
Isella disse que estava cético quando o principal autor do estudo, Shang-Fei Liu, sugeriu a ideia de que os dados poderiam ser explicados por um impacto gigantesco que agitou o núcleo de Júpiter, misturando o conteúdo denso de seu núcleo com camadas menos densas acima. Liu, um ex-pesquisador de pós-doutorado no grupo de Isella, é agora membro da faculdade de Sun Yat-sen em Zhuhai, China.
“Parecia muito improvável para mim”, recordou Isella, “como uma probabilidade de um trilhão. Mas Shang-Fei me convenceu, pelo cálculo de cisalhamento, que isso não era tão improvável.”
A equipe de pesquisa realizou milhares de simulações em computador e descobriu que um Júpiter em rápido crescimento pode ter perturbado as órbitas de “embriões planetários” próximos, protoplanetas que estavam nos estágios iniciais da formação do planeta.
Liu disse que os cálculos incluíram estimativas da probabilidade de colisões sob diferentes cenários e distribuição de ângulos de impacto. Em todos os casos, Liu e seus colegas descobriram que havia pelo menos 40% de chance de que Júpiter engolisse um embrião planetário nos primeiros milhões de anos. Além disso, Júpiter produziu “forte foco gravitacional” em massa que fez colisões frontais mais comuns do que as de pastejo.
Isella disse que o cenário de colisão tornou-se ainda mais atraente depois que Liu executou modelos de computador 3D que mostravam como uma colisão afetaria o núcleo de Júpiter.
“Como é denso e vem com muita energia, o pêndulo seria como uma bala que passa pela atmosfera e atinge o núcleo de frente”, disse Isella. “Antes do impacto, você tem um núcleo muito denso, cercado pela atmosfera. O impacto frontal espalha as coisas, diluindo o núcleo.”
Impactos em um ângulo de inclinação poderiam resultar em um planeta impactante sendo preso gravitacionalmente e gradualmente afundando no núcleo de Júpiter, e Liu disse que pequenos embriões planetários tão massivos quanto a Terra se desintegrariam na espessa atmosfera de Júpiter.
“O único cenário que resultou em um perfil de densidade de núcleo semelhante ao que Juno mede hoje é um impacto frontal com um embrião planetário cerca de 10 vezes mais massivo que a Terra”, disse Liu.
Isella disse que os cálculos sugerem que, mesmo que esse impacto tenha acontecido há 4,5 bilhões de anos, “ainda pode levar muitos bilhões de anos para que o material pesado retorne a um núcleo denso, sob as circunstâncias sugeridas pelo jornal”.
Isella, que também é co-investigadora do projeto CLEVER Planets, baseado na Rice e financiada pela NASA, disse que as implicações do estudo vão além do nosso sistema solar.
“Há observações astronômicas de estrelas que podem ser explicadas por esse tipo de evento”, disse ele.
“Este ainda é um campo novo, então os resultados estão longe de ser sólidos, mas como algumas pessoas têm procurado planetas em torno de estrelas distantes, às vezes elas veem as emissões de infravermelho que desaparecem depois de alguns anos”, disse Isella. “Uma idéia é que se você está olhando para uma estrela quando dois planetas rochosos colidem de frente e quebram, você pode criar uma nuvem de poeira que absorve luz estelar e a reemita. Então, você meio que vê um flash, no sentido que agora você tem essa nuvem de poeira que emite luz. E depois de algum tempo, a poeira se dissipa e essa emissão desaparece “.
A missão Juno foi projetada para ajudar os cientistas a entender melhor a origem e a evolução de Júpiter. A espaçonave, lançada em 2011, carrega instrumentos para mapear os campos gravitacionais e magnéticos de Júpiter e sondar a profunda estrutura interna do planeta.
Outros co-autores do estudo incluem Yasunori Hori, do Centro de Astrobiologia do Japão, Simon Müller e Ravit Helled, da Universidade de Zurique, Xiaochen Zheng, da Universidade Tsinghua, em Pequim, e Doug Lin, da Universidade da Califórnia, Santa Cruz e Tsinghua. Universidade em Pequim.
Publicado em 15/08/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-08-young-jupiter-smacked-head-on-massive.html
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