O que você faz quando se depara com um estranho evento astronômico, uma coleção de dados de planetas a milhares de anos-luz de distância e modelos que não conseguem explicar o que você está vendo?
Para um astrônomo do Departamento de Astronomia e Ciência Planetária da Northern Arizona University, a resposta é simples: começar a construir modelos melhores.
Com financiamento da National Science Foundation e colaboração com co-investigadores da Indiana University Bloomington, ele está liderando um estudo de três anos sobre as origens dos Júpiteres quentes excêntricos — gigantes gasosos fora do nosso sistema solar que seguem órbitas incomumente alongadas.
Quando a pesquisa concluir em 2028, a equipe pretende desenvolver uma compreensão teórica mais profunda de como esses planetas incomuns se formaram e se as mesmas forças poderiam ter moldado nosso próprio sistema solar.
“A variabilidade dos planetas extrassolares é simplesmente enorme”, disse Muñoz. “Os sistemas extrassolares podem se parecer com nosso sistema solar, mas em alguns casos, eles parecem completamente diferentes e exóticos. Estamos muito interessados em ver como o sistema solar se forma em contexto, entendendo sistemas que se parecem com o nosso e aqueles que parecem completamente diferentes. Podemos ter uma noção de quais são os extremos, quão médio é nossa história de formação planetária e quão médio é nosso sistema solar.”
Entre esses sistemas planetários extremos, os Júpiteres quentes excêntricos se destacam como alguns dos mais fascinantes.
Durante anos, os cientistas pensaram que os Júpiteres quentes se formavam da mesma forma que seus parentes mais conhecidos, os Júpiteres quentes, que compartilham tamanho e massa semelhantes, mas orbitam muito mais perto de suas estrelas. No entanto, à medida que os telescópios melhoraram e mais dados precisos se tornaram disponíveis, os astrônomos perceberam que os Júpiteres quentes poderiam ter origens muito mais complicadas.
Diferente dos Júpiteres quentes, que podem orbitá-las em quase qualquer inclinação, os Júpiteres quentes excêntricos estão quase sempre alinhados com os equadores de suas estrelas. Observações também revelam que quanto mais alongada é a órbita de um Júpiter quente, mais precisamente alinhada tende a ser — um padrão surpreendente que nenhuma teoria atual de formação planetária consegue explicar.
Para explorar esse mistério, o pesquisador está desenvolvendo um novo e expandido catálogo de Júpiteres quentes excêntricos usando dados do Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA. Essas descobertas servirão como base tanto para modelos atualizados quanto para novos que poderiam finalmente revelar como esses mundos estranhos vieram a existir.
“Os dados nos dizem que os Júpiteres quentes não são apenas a extremidade de Júpiteres quentes”, disse Muñoz. “Nos dizem que eles podem ter uma história diferente. Precisamos entender se isso é apenas uma peculiaridade — se esses são casos patológicos que ocorrem talvez uma vez a cada milhão de casos — ou se há um processo físico adicional que ignoramos no passado e que talvez possamos desvendar.”
Compreender quais processos estão em ação durante a formação de um Júpiter quente excêntrico pode ajudar os astrônomos a descobrir verdades ocultas sobre a evolução do nosso sistema solar e a criação de incontáveis outros semelhantes. Mas antes de se aprofundar nas implicações, Muñoz precisa investigar várias hipóteses até encontrar uma que seja prática e plausível.
Uma possibilidade é que esses Júpiteres quentes excêntricos tenham planetas companheiros que, de alguma forma, alteram suas órbitas sem desalinhá-los em relação ao equador de suas estrelas. Ter excentricidades e inclinações variáveis simultaneamente é bem compreendido do ponto de vista modelador, mas ter uma e não a outra não é tão fácil de explicar.
Outra teoria diz respeito às nebulosas gasosas nas quais os planetas e suas estrelas se formaram. Muñoz raciocina que esses planetas poderiam ter interagido com seu entorno de maneiras que os astrônomos nunca poderiam ter previsto enquanto se desenvolviam. Descobertas dessa natureza poderiam mudar permanentemente a maneira como os astrônomos mapeiam a formação de planetas.
Por último, e essa é a favorita de Muñoz, está a ideia de que as estrelas nesses sistemas são responsáveis. Como as estrelas são corpos fluidos, elas podem desenvolver ondas internas que, às vezes, colidem e extraem energia da órbita de um planeta de maneiras peculiares. Ele disse que é matematicamente viável que essas ondas também possam ser a razão pela qual os Júpiteres quentes se alinham tão de perto com os equadores de suas estrelas hospedeiras.
A resposta sobre qual teoria está correta, até agora, é um mistério, mas é um que Muñoz estará determinado a resolver com várias técnicas de modelagem.
“Sou um teórico, então trabalho em modelos usando computadores poderosos, cálculos à mão e qualquer coisa intermediária”, disse Muñoz. “Não temos um modelo que previu isso desde o começo, então vamos nos dedicar e mergulhar nas maneiras mais criativas que podemos pensar sobre esse problema. Mas uma vez que você tem um modelo matemático, isso é apenas o começo.”
No próximo ano, Muñoz contratará um estudante de pós-graduação que se destaca na resolução criativa de problemas para auxiliá-lo ao longo de seu estudo de modelagem. Enquanto isso, ele disse que sua pesquisa sobre a hipótese da estrela hospedeira tem sido promissora e ele espera publicar suas descobertas em breve.
