Um novo modelo que explica a interação de forças que atuam em planetas recém-nascidos pode explicar duas observações intrigantes que surgiram repetidamente entre os mais de 3.800 sistemas planetários catalogados até hoje.
Um quebra-cabeça conhecido como “vale do raio” refere-se à raridade de exoplanetas com um raio cerca de 1.8 vezes o da Terra. A espaçonave Kepler da NASA observou planetas desse tamanho cerca de 2-3 vezes menos frequentemente do que observou super-Terras com raios cerca de 1.4 vezes os da Terra e mini-Netunos com raios cerca de 2.5 vezes os da Terra. O segundo mistério, conhecido como “ervilhas em uma vagem”, refere-se a planetas vizinhos de tamanho semelhante que foram encontrados em centenas de sistemas planetários. Esses incluem o TRAPPIST-1 e o Kepler-223 , que também apresentam órbitas planetárias de harmonia quase musical.
“Acredito que somos os primeiros a explicar o vale do raio usando um modelo de formação de planetas e evolução dinâmica que responde de forma consistente por várias restrições de observações”, disse André Izidoro , da Rice University, autor correspondente de um estudo publicado esta semana no Astrophysical Journal. “Também somos capazes de mostrar que um modelo de formação de planetas incorporando impactos gigantes é consistente com a característica de exoplanetas de ervilhas em vagem.”
Izidoro, um bolsista de pós-doutorado Welch no projeto CLEVER Planets , financiado pela NASA, da Rice , e os coautores usaram um supercomputador para simular os primeiros 50 milhões de anos do desenvolvimento de sistemas planetários usando um modelo de migração planetária. No modelo, discos protoplanetários de gás e poeira que dão origem a planetas jovens também interagem com eles, puxando-os para mais perto de suas estrelas e prendendo-os em cadeias orbitais ressonantes. As cadeias são quebradas em alguns milhões de anos, quando o desaparecimento do disco protoplanetário causa instabilidades orbitais que levam dois ou mais planetas a se chocarem.
Modelos de migração planetária têm sido usados para estudar sistemas planetários que mantiveram suas cadeias orbitais ressonantes. Por exemplo, os colegas de Izidoro e CLEVER Planets usaram um modelo de migração em 2021 para calcular a quantidade máxima de disfunção que o sistema de sete planetas do TRAPPIST-1 poderia ter resistido durante o bombardeio e ainda manter sua estrutura orbital harmoniosa.
No novo estudo, Izidoro fez parceria com os investigadores da CLEVER Planets Rajdeep Dasgupta e Andrea Isella , ambos de Rice, Hilke Schlichting da Universidade da Califórnia, Los Angeles, e Christian Zimmermann e Bertram Bitsch do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg, Alemanha .
“A migração de planetas jovens para suas estrelas hospedeiras cria superlotação e frequentemente resulta em colisões cataclísmicas que tiram os planetas de suas atmosferas ricas em hidrogênio”, disse Izidoro. “Isso significa que impactos gigantes, como o que formou nossa lua, são provavelmente um resultado genérico da formação do planeta.”
A pesquisa sugere que os planetas vêm em dois “sabores”, super-Terras que são secas, rochosas e 50% maiores que a Terra, e mini-Netunos que são ricos em água gelada e cerca de 2.5 vezes maiores que a Terra. Izidoro disse que novas observações parecem apoiar os resultados, que entram em conflito com a visão tradicional de que tanto as super-Terras quanto os mini-Netunos são mundos exclusivamente secos e rochosos.
Com base em suas descobertas, os pesquisadores fizeram previsões que podem ser testadas pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA. Eles sugerem, por exemplo, que uma fração de planetas com cerca de duas vezes o tamanho da Terra manterá sua atmosfera primordial rica em hidrogênio e será rica em água.
Fonte:
https://news.rice.edu/news/2022/early-planetary-migration-can-explain-missing-planets
