Migração interna de um grupo de protoplanetas, onde eles são representados por círculos brancos. Crédito da imagem: QMUL Clique para ampliar
Os astrônomos pensam que conseguiram lidar com muitos aspectos da formação planetária. Segundo seu modelo, os núcleos desses planetas maciços devem ser atraídos para dentro por sua estrela-mãe em apenas 100.000 anos - pouco tempo suficiente para formar uma órbita estável. Pode ser que as primeiras gerações de planetas nunca passem do estágio "aglomerado" antes de serem destruídas. Somente as gerações posteriores sobrevivem por tempo suficiente para se tornarem planetas.
Dois astrônomos britânicos, Paul Cresswell e Richard Nelson, apresentam novas simulações numéricas no quadro dos desafiadores estudos da formação de sistemas planetários. Eles descobrem que, nos estágios iniciais da formação planetária, protoplanetas gigantes migram para dentro, em passo de fechamento, na estrela central. Seus resultados serão publicados em breve em Astronomia e Astrofísica.
Em um artigo a ser publicado na Astronomy & Astrophysics, dois astrônomos britânicos apresentam novas simulações numéricas de como os sistemas planetários se formam. Eles descobrem que, nos estágios iniciais da formação planetária, protoplanetas gigantes migram para dentro, em passo de fechamento, na estrela central.
O quadro atual de como os sistemas planetários se formam é o seguinte: i) os grãos de poeira coagulam para formar planetesimais de até 1 km de diâmetro; ii) o crescimento descontrolado de planetesimais leva à formação de ~ 100? Embriões planetários do tamanho de 1000 km; iii) esses embriões crescem de maneira "oligárquica", onde alguns corpos grandes dominam o processo de formação e acumulam os planetesimais circundantes e muito menores. Esses "oligarcas" formam planetas terrestres próximos à estrela central e núcleos planetários de dez massas terrestres na região gigante do planeta, além de três unidades astronômicas (AU).
No entanto, essas teorias falham em descrever a formação de planetas gigantes gasosos de maneira satisfatória. A interação gravitacional entre o disco protoplanetário gasoso e os núcleos planetários maciços faz com que eles se movam rapidamente para dentro ao longo de cerca de 100.000 anos, no que chamamos de “migração” do planeta no disco. A previsão dessa rápida migração interna de protoplanetas gigantes é um grande problema, já que essa escala de tempo é muito menor que o tempo necessário para o gás se acumular no planeta gigante em formação. As teorias prevêem que os protoplanetas gigantes se fundirão na estrela central antes que os planetas tenham tempo para se formar. Isso torna muito difícil entender como eles podem se formar.
Pela primeira vez, Paul Cresswell e Richard Nelson examinaram o que acontece com um aglomerado de planetas formados embebidos em um disco protoplanetário gasoso. Modelos numéricos anteriores incluíram apenas um ou dois planetas em um disco. Mas nosso próprio sistema solar, e mais de 10% dos sistemas planetários extra-solares conhecidos, são sistemas de múltiplos planetas. Espera-se que o número de tais sistemas aumente à medida que as técnicas de observação dos sistemas extra-solares melhoram. O trabalho de Cresswell e Nelson é a primeira vez que simulações numéricas incluem um número tão grande de protoplanetas, levando em consideração a interação gravitacional entre os protoplanetas e o disco e entre os próprios protoplanetas.
A principal motivação do trabalho deles é examinar as órbitas dos protoplanetas e se alguns planetas podem sobreviver no disco por longos períodos de tempo. Suas simulações mostram que, em pouquíssimos casos (cerca de 2%), um único protoplaneta é ejetado longe da estrela central, prolongando sua vida útil. Mas na maioria dos casos (98%), muitos dos protoplanetas estão presos em uma série de ressonâncias orbitais e migram para dentro em passo de passo, às vezes até se fundindo com a estrela central.
Cresswell e Nelson afirmam que as interações gravitacionais dentro de um enxame de protoplanetas embutidos em um disco não podem parar a migração interna dos protoplanetas. O "problema" da migração permanece e requer mais investigação, embora os astrônomos proponham várias soluções possíveis. Pode-se dizer que várias gerações de planetas se formam e que apenas as que se formam à medida que o disco se dissipa sobrevivem ao processo de formação. Isso pode dificultar a formação de gigantes gasosos, pois o disco é esvaziado do material do qual os planetas gigantes gasosos se formam. (A formação de gigantes de gás ainda pode ser possível, se houver gás suficiente fora das órbitas dos planetas, já que o material novo pode varrer para dentro para ser acumulado pelo planeta em formação). Outra solução pode estar relacionada às propriedades físicas do disco protoplanetário. Em suas simulações, os astrônomos assumiram que o disco protoplanetário é suave e não turbulento, mas é claro que isso pode não ser o caso. Grandes partes do disco podem ser mais turbulentas (como conseqüência de instabilidades causadas por campos magnéticos), o que pode impedir a migração interna por longos períodos de tempo.
Este trabalho se junta a outros estudos de formação de sistemas planetários que estão sendo realizados atualmente por uma rede européia de cientistas. Nossa visão de como os planetas se formam mudou drasticamente nos últimos anos, à medida que o número de sistemas planetários recém-descobertos aumentou. Atualmente, entender a formação de planetas gigantes é um dos maiores desafios para os astrônomos.
Fonte original: Astronomia e astrofísica
