Com base em novas simulações, os cientistas acreditam que planetas gasosos gigantes em todo o universo podem muitas vezes colidir e fundir-se em fábricas de gás ainda maiores – gigantes chamados “super-Júpiteres”.
No esquema cósmico das coisas, é um pouco incomum que Júpiter é o maior planeta do nosso sistema photo voltaic. Vários outros sistemas estelares possuem planetas gigantes gasosos pelo menos cinco vezes mais massivos que Júpiter. Alguns desses “super-Júpiteres” são, na verdade, tão grandes quanto possível enquanto ainda são considerados um planeta. Um estudo recente simulou como esses planetas poderiam se formar, e os resultados sugerem que os tremendous Júpiteres são o resultado de colisões catastróficas entre gigantes gasosos.
Acumulações planetárias produzem grandes resultados
Os astrônomos se perguntam há anos como os super-Júpiteres se formam. A questão central é se estes mundos gigantescos nasceram enormes (formados a partir de aglomerados invulgarmente grandes de gás e poeira na nuvem de materials que gira em torno de uma estrela recém-nascida) ou se começaram pequenos e alcançaram o estatuto de superdimensionamento ao fundirem-se com outros gigantes gasosos. A resposta poderia ajudar a explicar por que o nosso sistema photo voltaic perdeu seu próprio super-Júpiter.
A astrônoma do Flatiron Institute, Jiayin Dong, e seus colegas usaram modelos de computador para observar a evolução de vários sistemas estelares simulados, depois compararam suas simulações com medições de massas e órbitas de gigantes gasosos reais. Os pesquisadores descobriram que os sistemas onde gigantes gasosos colidiam tendiam a produzir “tremendous Júpiteres” com órbitas que mais se pareciam com as que os astrônomos veem na realidade.
Os gigantes gasosos mais massivos – planetas com mais de cinco vezes a massa de Júpiter – tendem a ter órbitas que se parecem mais com ovais longos e estendidos do que com círculos. Os astrônomos descrevem essas órbitas como “excêntricas”, e essas trajetórias podem sugerir que um planeta tem um passado turbulento, porque os empurrões e puxões gravitacionais de outros planetas tendem a distorcer a órbita round e organizada de um planeta em uma órbita excêntrica. Os super-Júpiteres, em specific, tendem a ter órbitas mais excêntricas do que os gigantes gasosos mais pequenos e semelhantes a Júpiter, o que sugere que se formaram em sistemas estelares mais turbulentos, onde quase-acidentes e colisões completas entre planetas teriam acontecido com mais frequência.
Gigantes gasosos menores têm menos probabilidade de sobreviver em tais sistemas, rodeados por titãs planetários em conflito. Com suas massas mais baixas, é mais provável que sejam expulsos do sistema ou puxados para um “tremendous Júpiter” que passa e aumentem seu quantity.
“Nossa interpretação é que Júpiteres menores e quentes têm maior probabilidade de serem ejetados, então é um viés de sobrevivência que observamos”, disse Dong ao House.com.
A maioria dos planetas monstros são forjados em catástrofes
Quando Dong e os seus colegas simularam o que aconteceria se os planetas começassem a ser invulgarmente grandes e continuassem a crescer até se tornarem super-Júpiteres. Eles acabaram com uma mistura de diferentes tipos de órbitas: redondas, extremamente excêntricas e tudo mais. Mas quando os investigadores simularam o que aconteceu quando gigantescos planetas gasosos se formaram numa série de acumulações de planetas mais pequenos, obtiveram um monte de “tremendous Júpiteres” com órbitas muito excêntricas.
No universo actual, os maiores super-Júpiteres giram principalmente em torno de seus estrelas em formas ovais longas e estreitas – tal como os resultados de colisões entre planetas gigantes errantes em Dong e nas simulações dos seus colegas. E, segundo os pesquisadores, isso é suficiente para sugerir que maioria super-Júpiteres se formam em colisões poderosas o suficiente para fundir dois gigantes gasosos.
“No entanto, é sempre útil obter mais evidências observacionais, como inclinação orbital, composição atmosférica, and so forth.”, disse Dong.
Caçando mundos enormes
Além dessas evidências adicionais, Dong e seus colegas querem medir as órbitas de mais super-Júpiteres – e de seus vizinhos menores e mais parecidos com Júpiter.
Todos os planetas gigantes no estudo recente da equipa orbitam bastante perto das suas estrelas hospedeiras; alguns giram em torno de suas estrelas uma vez a cada poucos dias, enquanto outros levam até três Terra anos para fazer uma volta completa (para comparação, Júpiter orbita o sol uma vez a cada 4.333 dias). Os astrônomos chamam esses gigantes gasosos de “Júpiteres quentes”, então um gigante realmente massivo seria um “super-Júpiter quente”. Mas Dong e os seus colegas querem medir as órbitas não apenas dos super-Júpiteres quentes, mas também dos mais frios que orbitam mais longe das suas estrelas. Isto poderá revelar se estes mundos mais distantes se formaram através de colisões ou se começaram como gigantes solitários nos confins dos seus sistemas estelares.
Enquanto isso, mundos menores — para uma definição de “pequeno” que significa “mais próximo do tamanho de Júpiterque ainda é um planeta gigante “- poderia ajudar Dong e seus colegas a testar suas recentes conclusões. Em sua recente rodada de simulações, os super-Júpiteres que se formam em uma cadeia de acumulações planetárias tendem a ter irmãos menores, cerca de a mesma massa do nosso Júpiter Mas em sistemas estelares simulados onde planetas recém-nascidos surgiram a partir de aglomerados de gás invulgarmente grandes, todos os planetas eram enormes super-Júpiteres.
Dong diz que sua equipe planeja usar o Planet Finder Spectrograph, um instrumento do Telescópio Magellan no Chile, e o instrumento NEID no telescópio WIYN de 3,5 metros no Arizona, para procurar mundos menores e mais distantes em sistemas estelares com super- Júpiteres. Ambos os instrumentos medem o quanto uma estrela oscila ao ser puxada para frente e para trás por um planeta em órbita.
