A forma da órbita de um planeta é uma de suas propriedades fundamentais, juntamente com seu tamanho e distância de sua estrela hospedeira. A Terra tem uma órbita quase round, mas alguns planetas fora do nosso sistema photo voltaic, chamados exoplanetas, têm órbitas muito elíticas. Os astrofísicos da UCLA agora mediram a forma das órbitas dos exoplanetas – do tamanho de Júpiter até o tamanho de Marte – e mostrou que os pequenos planetas têm órbitas quase circulares, enquanto planetas gigantes têm órbita cerca de quatro vezes mais elíptica que os planetas menores. A descoberta aponta para duas vias diferentes pelas quais se formam grandes e pequenos planetas.
“O que descobrimos é que, em torno do tamanho de Netuno, os planetas passam por quase sempre em órbitas circulares para ter órbitas elípticas”, disse o pesquisador de pós -doutorado da UCLA, Gregory Gilbert, o principal autor de um artigo que descreve as descobertas publicadas em Anais da Academia Nacional de Ciências.
Os pesquisadores usaram dados coletados pelo telescópio Kepler da NASA, que monitorou 150.000 estrelas e media quedas em seu brilho causado por trânsito dos planetas para descobrir milhares de exoplanetas. As medições do brilho estelar ao longo do tempo são chamadas de curvas de luz. Os pesquisadores realizaram uma análise detalhada das quedas da curva de luz para extrair informações sobre a forma das órbitas dos planetas.
Um dos aspectos mais desafiadores deste projeto foi garantir que cada uma das 1.600 curvas de luz fosse modelada com cuidado.
“Se as estrelas se comportassem como lâmpadas chatas, esse projeto teria sido 10 vezes mais fácil”, disse o co-autor Erik Petigura, professor de física e astronomia da UCLA. “Mas o fato é que cada estrela e sua coleção de planetas têm suas próprias peculiaridades individuais, e foi somente depois que os olhos em cada uma dessas curvas de luz confiamos em nossos resultados”.
Foi aqui que entrou a graduação da UCLA.
“A revisão dos dados foi um processo meticuloso que exigiu uma inspeção cuidadosa de todos os produtos de dados para garantir a validade de nossos resultados. Várias vezes durante esse projeto, identifiquei os modos de falha que afetaram apenas 1% de todas as nossas estrelas. Mas precisávamos atualizar nossa análise para ser robusta a esses problemas e voltar e reprocessar todo o conjunto de dados”, disse Entercan.
A divisão de excentricidade coincide com várias outras características icônicas na população de exoplanetas, como a alta abundância de pequenos planetas em grandes planetas e uma tendência para os planetas gigantes se formarem apenas em torno de estrelas enriquecidas em elementos pesados, como oxigênio, carbono e ferro. Os astrônomos chamam esses metais de elementos pesados.
“Planetas pequenos são comuns; grandes planetas são raros. Grandes planetas precisam de estrelas ricas em steel para se formar; pequenos planetas não. Penários pequenos têm baixas excentricidades e grandes planetas têm grandes excentricidades”, explicou Gilbert.
A coincidência de tendências em abundância, metalicidade e excentricidade aponta para duas vias distintas para a formação de pequenos e grandes planetas.
“Ver uma transição nas excentricidades das órbitas nesse mesmo ponto nos diz que realmente há algo muito diferente sobre como esses planetas gigantes se formam versus como os pequenos planetas como a Terra se formam. Essa é realmente a grande descoberta a sair deste artigo”, disse Gilbert.
Os cientistas pensam que os planetas se formam quando as rochas pequenas se fundem para formar rochas maiores até que eventualmente formam um planeta que pode ser do tamanho da Terra ou, se o núcleo planetário for muito grande, até 10 vezes maior que a Terra. Nesse ponto, o planeta é grande o suficiente para manter grandes quantidades de hidrogênio e hélio e se torna um gigante de gás como Júpiter e Saturno em nosso sistema photo voltaic. Os planetas maiores que Netuno são um pouco raros porque devem passar por acréscimo fugitivo, um ciclo de suggestions de acumular hidrogênio e gás de hélio. Mas isso geralmente só pode acontecer se eles também estiverem orbitando uma estrela que contém grandes quantidades de elementos mais pesados que o hélio.
Planetas maiores com órbitas excêntricas também apontam para um período de formação mais caótico, durante o qual os planetas interagem através das forças gravitacionais para produzir órbitas não circulares. Por exemplo, planetas gigantes excêntricos provavelmente despertam seus vizinhos com mais frequência, causando impactos gigantes, como o que produzia a Lua da Terra. Nos sistemas exoplanetários, essas colisões podem ser muito mais violentas, envolvendo as fusões de dois planetas muito maiores que a Terra.
“É notável o que conseguimos aprender sobre as órbitas dos planetas em torno de outras estrelas usando o telescópio espacial Kepler”, disse Petígura. “O telescópio recebeu o nome de Johannes Kepler, que, quatro séculos atrás, foi o primeiro cientista a apreciar que os planetas em nosso sistema photo voltaic se movessem ligeiramente elíticos e não com as órbitas circulares. Sua descoberta period um momento importante na história humana, porque o Sol, que o Solar, em vez da terra, seria o centro do sistema photo voltaic. Formas de órbitas de planetas em tamanho de terra em torno de outras estrelas “.
