Um grupo internacional de astrônomos identificou um sistema planetário distante que questiona uma das ideias mais amplamente aceitas sobre como os planetas se formam.
Na maioria dos sistemas planetários observados na Via Láctea, os cientistas veem o mesmo arranjo básico. Planetas pequenos e rochosos orbitam próximos de sua estrela, enquanto grandes gigantes gasosos orbitam a distâncias maiores. Nosso próprio Sistema Solar se encaixa nesse padrão. Os planetas interiores: Mercúrio, Vênus, Terra e Marte, são compostos principalmente de rocha e metal. Mais longe, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno são dominados por camadas espessas de gás.
Esse arranjo é explicado por uma teoria líder de formação planetária. Estrelas jovens emitem radiação intensa que pode remover gases de planetas em desenvolvimento próximos, deixando para trás mundos sólidos e rochosos. Mais longe da estrela, temperaturas mais frias permitem que os planetas mantenham atmosferas espessas, levando à formação de gigantes gasosos.
Um Sistema Quebrador de Regras em Torno de LHS 1903
Um sistema recentemente identificado orbitando a estrela LHS 1903 não segue esse roteiro. A descoberta, relatada na Science, centra-se em uma estrela anã vermelha pequena e fraca que é mais fria e menos massiva que o Sol.
Pesquisadores liderados pelo Prof. Ryan Cloutier da Universidade McMaster e pelo Prof. Thomas Wilson da Universidade de Warwick combinaram dados de telescópios na Terra e no espaço para estudar o sistema. Inicialmente, eles identificaram três planetas. O mundo mais interno é rochoso, seguido por dois planetas ricos em gás semelhantes a versões menores de Netuno, uma sequência que corresponde às expectativas padrão.
No entanto, anos de observações adicionais trouxeram uma reviravolta inesperada. Novas medições do satélite CHEOPS da Agência Espacial Europeia revelaram um quarto planeta, chamado LHS 1903 e, orbitando mais longe da estrela. Surpreendentemente, este mundo externo parece ser rochoso.
“Vimos esse padrão: rochosos por dentro, gasosos por fora, em centenas de sistemas planetários. Mas agora, a descoberta de um planeta rochoso na parte externa de um sistema nos força a repensar o momento e as condições sob as quais os planetas rochosos podem se formar,” diz Cloutier, que é professor assistente no Departamento de Física e Astronomia.
Eliminando Colisões e Mudanças Planetárias
A equipe explorou várias explicações possíveis. Eles consideraram se um impacto maciço poderia ter removido a atmosfera do planeta. Também analisaram se os planetas poderiam ter mudado de posição ao longo do tempo. Simulações de computador detalhadas e estudos das órbitas dos planetas descartaram ambos os cenários.
Em vez disso, as descobertas apontam para uma ideia mais inesperada. Os planetas neste sistema podem não ter se formado simultaneamente. Em vez disso, eles poderiam ter se desenvolvido um após o outro à medida que as condições em torno da estrela mudavam.
Formação Planetária de Dentro para Fora
Os modelos padrão propõem que os planetas surgem dentro de um disco protoplanetário, uma nuvem giratória de gás e poeira ao redor de uma estrela jovem. Nesse ambiente, aglomerados de material formam vários embriões planetários aproximadamente ao mesmo tempo. Ao longo de milhões de anos, esses corpos em crescimento evoluem para planetas totalmente formados com uma variedade de tamanhos e composições.
A estrutura do sistema LHS 1903 sugere um caminho diferente conhecido como formação planetária de dentro para fora. Nesse cenário, os planetas se formam sequencialmente em ambientes em mudança. As condições locais no momento em que cada planeta termina de se formar determinam se ele se torna rico em gás ou permanece rochoso.
Essa estrutura poderia explicar a natureza incomum de LHS 1903 e. Quando começou a se formar, muito do gás no disco ao redor pode já ter se dissipado, deixando material insuficiente para construir uma atmosfera espessa.
“É notável ver um mundo rochoso se formando em um ambiente que não deveria favorecer esse resultado. Desafia as suposições incorporadas em nossos modelos atuais,” diz Cloutier, que acrescenta que a descoberta levanta questões mais amplas sobre se LHS 1903 é uma anomalia ou um exemplo inicial de um padrão que os cientistas ainda não reconheceram.
“À medida que telescópios e métodos de detecção se tornam mais precisos, estamos fortalecendo nossa capacidade de encontrar sistemas planetários que não se assemelham ao nosso e que não se conformam a teorias antigas,” afirma.
“Cada novo sistema acrescenta outro ponto de dados a um quadro crescente de diversidade planetária – um que força os cientistas a repensar os processos que moldam mundos por toda a galáxia.”