Um planeta gasoso que pesa 9 vezes a massa de Júpiter – Science Times

A formação do sistema solar – a nebulosa

De acordo com a hipótese da nebulosa, o sistema solar começa com o acúmulo de nuvens maciças de gás (nebulosas). À medida que as nebulosas se reúnem, o tamanho da nebulosa diminui e gira mais rápido de acordo com a lei de conservação do momento angular. A rotação rápida cria a força centrífuga mais forte perto do equador da nebulosa e eventualmente se desenvolve em forma de disco. Este disco acabará se tornando um sistema solar único.

Como os planetas são formados? Formação de planetas rochosos

O centro do disco evolui como uma estrela, enquanto a superfície externa do disco se aglutina para formar planetas centrados em torno de uma região de poeira de alta densidade. Pequenos protoplanetas se desenvolvem em órbitas semicirculares em torno de uma estrela e, à medida que as estrelas se desenvolvem, os gases são expelidos pelo vento solar, e pequenos protoplanetas dentro da linha de gelo colidem uns com os outros para evoluir. Dentro da linha de congelamento, a temperatura é alta, de modo que o gelo e outros materiais não se aglomeram em partículas, mas as partículas feitas de rocha se aglomeram.

À medida que a massa do corpo celeste aumenta, a taxa de crescimento planetário (acreção descontrolada) acelera, durando cerca de 10.000 a 100.000 anos. Em seguida, absorve lentamente pequenos planetas em torno de grandes corpos (acreção de oligarquia), o que é bastante lento. Depois de passar por esse processo, depois de dezenas de milhões de anos colidindo e evoluindo entre si, restaram apenas alguns planetas e, finalmente, nasceu um planeta rochoso como a Terra.

Diagrama esquemático da evolução da poeira e formação do planeta com base em teorias recentes ⓒ Kim 2020

Formação de planetas gasosos: o modelo de acumulação nuclear VS. Modelo de instabilidade de disco

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Por outro lado, a formação de planetas gasosos como Júpiter é um dos tópicos não resolvidos da astronomia. Existem duas teorias que podem ser explicadas sobre isso na teoria das nebulosas, que podem ser divididas em um modelo básico de acreção e um modelo de instabilidade de disco.

Imagens recentes de Júpiter da espaçonave Jupiter Juno | © NASA/JPL/SwRI/MSSS/Prateek Sarpal

O primeiro modelo, a teoria da acreção nuclear, requer que o núcleo central una cerca de 10 vezes a massa da Terra e consiste na acreção de gases do disco protoplanetário. O modelo acima mostra um mecanismo que inicialmente começa como um processo lento, mas gradualmente absorve os planetas rapidamente (“processo de baixo para cima”). O segundo modelo, o modelo de instabilidade do disco, é a teoria de que quando o disco está frio e pesado o suficiente, o disco instável se divide por sua própria gravidade para formar planetas. A teoria acima revela um mecanismo (“processo de cima para baixo”) que inicialmente absorve planetas em um processo rápido, mas lento.

Modelo de Acumulação Nuclear vs. Modelo de instabilidade de disco Qual é a teoria correta?

Dos dois modelos, o modelo de acreção nuclear é descrito como o principal mecanismo de formação de planetas no mundo da astronomia moderna, pois menos de 10% do disco pode explicar a formação de planetas gasosos.

No entanto, os astrônomos argumentam que apenas porque o modelo de acreção nuclear é a tendência nos dois modelos, é improvável que todos os planetas nasçam desse modelo. De acordo com uma descoberta recente da equipe CARMENES (Morales et al. 2018), que começou a descobrir planetas terrestres orbitando estrelas da classe M, acredita-se que os planetas gasosos GJ 3512 b orbitando a estrela GJ 3512 tenham se formado através de modelos de instabilidade de disco.

Planeta gasoso GJ 3512b orbitando GJ 3512 © Morales et al. 2018 / Ciência

A observação do gigante gasoso AB Aurigae b é surpreendente.

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Recentemente, um novo planeta foi descoberto, e o planeta também parece ser moldado pelo modelo de instabilidade do disco. A equipe, liderada pelo astrofísico Dr. Thane Currie no Centro de Pesquisa Ames da NASA (NASA-AMES Research Center), e o telescópio Subaru perto do cume de um vulcão havaiano inativo orbita a Terra em órbita baixa. O planeta AB Aurigae b orbita AB Aurigae (AB Aurigae), uma estrela muito jovem ainda com cerca de 2 milhões de anos (o Sol tem cerca de 4,5 bilhões de anos).

Imagem de AB b Auriga, um grande planeta gasoso se formando no disco protoplanetário ⓒ NASA/ESA/Joseph Olmsted

Os pesquisadores ficaram muito surpresos depois de avistar o planeta acima, pois o planeta orbitava a estrela a uma distância muito grande. A distância da Terra a Netuno é de cerca de 30 UA (1 UA é a distância da Terra ao Sol), que é de cerca de 4,5 bilhões de km.

Ainda mais surpreendente é o fato de o planeta acima ser bastante grande, embora ainda seja um planeta primitivo. Os astrônomos ficaram surpresos ao descobrir um planeta acima da massa de Júpiter com uma massa cerca de nove vezes maior que a de Júpiter (a massa de Júpiter é cerca de 320 vezes a massa da Terra e mais de duas vezes a massa de todos os outros planetas do sistema solar combinados), encontrados a uma grande distância. Além disso, como o planeta acima é um pequeno planeta ainda enterrado em um vasto disco, espera-se que o planeta aumente de tamanho.

Mapa observacional de AB Auriga b (canto superior direito) ⓒ NASA/ESA/Thyne Currie/Alyssa Pagan/Currie et al. 2022 / Astronomia Natural

Outro suporte para modelo de instabilidade de disco consequências

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A formação de um planeta tão gigante a uma distância orbital tão grande sugere que o planeta foi formado pelo mecanismo do modelo de instabilidade do disco. Isso ocorre porque em órbitas distantes das estrelas, não há planetas suficientes para formar núcleos massivos, então isso só pode ser explicado por um modelo de instabilidade de disco. Em outras palavras, é possível que o disco em torno de AB Aurigae fosse frio e massivo o suficiente para se dividir em uma ou mais massas devido à sua gravidade e evoluir para um planeta. O principal autor Dr. Carey também argumentou que pode haver várias maneiras de cozinhar um ovo, sugerindo que pode haver muitas maneiras de formar um planeta gasoso como Júpiter.

A equipe também descobriu que dois planetas candidatos também foram encontrados nas 430 a 580 órbitas da estrela.

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