Graças à missão Kepler e outros esforços para encontrar exoplanetas, aprendemos muito sobre a população de exoplanetas. Sabemos que provavelmente encontraremos exoplanetas de super-terras e de massa de Netuno orbitando estrelas de baixa massa, enquanto planetas maiores são encontrados em torno de estrelas mais massivas. Isso está alinhado com a teoria da acumulação central da formação planetária.
Mas nem todas as nossas observações estão de acordo com essa teoria. A descoberta de um planeta semelhante a Júpiter orbitando uma pequena anã vermelha significa que nossa compreensão da formação planetária pode não ser tão clara quanto pensávamos. Uma segunda teoria da formação planetária, chamada teoria da instabilidade do disco, pode explicar essa descoberta surpreendente.
A estrela anã vermelha se chama GJ 3512 e está a cerca de 31 anos-luz de distância na Ursa Maior. GJ 3512 é 0,12 vezes a massa do nosso Sol, e o planeta, GJ 3512b, é 0,46 vezes a massa de Júpiter, no mínimo. Isso significa que a estrela é apenas cerca de 250 vezes mais massiva que o planeta. Não é só isso, mas é apenas cerca de 0,3 AU da estrela.
Compare isso com o nosso Sistema Solar, onde o Sol é 1000 vezes mais massivo que o maior planeta, Júpiter. Esses números não aumentam quando se trata da teoria de acréscimo básico.
A teoria de acreção central é a teoria mais amplamente aceita para a formação planetária. A acumulação do núcleo acontece quando pequenas partículas sólidas colidem e coagulam para formar corpos maiores. Durante longos períodos de tempo, isso cria planetas. Há um limite de como isso funciona.
Uma vez que um núcleo sólido é formado por cerca de 10 a 20 vezes o tamanho da Terra, ele é massivo o suficiente para acumular gás, que forma um envelope ou atmosfera em torno do núcleo sólido. A chave é que a acreditação central funciona de maneira diferente, dependendo da distância da estrela.
Em um sistema solar interno, a estrela absorve grande parte do material disponível, e planetas menores se formam, como a Terra. A Terra também tem uma atmosfera relativamente pequena. Em um sistema solar externo, além do que é chamado de linha de geada, há muito mais material dos planetas para formar, embora o material seja menos denso. É assim que acabamos com gigantes gasosos com atmosferas volumosas no exterior do Sistema Solar.
Mas no caso da GJ 3512, os pesquisadores encontraram algumas contradições com a explicação básica da acréscimo. Primeiro, a razão pela qual as estrelas são de baixa massa é porque todo o disco do qual elas formam tem menos material. Estrelas como GJ 3512 simplesmente ficaram sem material antes que pudessem ficar muito grandes. Da mesma forma, resta menos material no disco protoplanetário para formar grandes planetas.
Em seu artigo, eles dizem que “a formação de um gigante gasoso <GJ 3512b> requer dessa forma a construção de um grande núcleo planetário de pelo menos 5 massas terrestres”. Eles dizem que isso não pode acontecer em torno de uma estrela de baixa massa.
Esse novo sistema estelar parece descartar a teoria básica da acreção como uma explicação. O planeta é muito grande em comparação com a estrela. Mas há outra teoria chamada teoria da instabilidade do disco.
Quando uma estrela jovem nasce em fusão, ela é cercada por um disco protoplanetário rotativo de material que resta da formação da estrela. Planetas se formam a partir desse material. A teoria da instabilidade do disco diz que o disco rotativo do material pode esfriar rapidamente. Esse resfriamento rápido pode fazer com que o material coagule em pedaços do tamanho de um planeta, que podem entrar em colapso sob sua própria gravidade para formar gigantes de gás, pulando o processo de acúmulo de núcleo.
Embora o acúmulo de núcleo leve muito tempo, a instabilidade do disco pode criar planetas grandes em um tempo muito menor. Isso poderia explicar a descoberta de grandes planetas tão próximos de pequenas estrelas, como no caso de GJ 3512.
Os cientistas por trás deste trabalho também encontraram outras esquisitices nesse sistema. Eles dizem que pode haver um terceiro planeta no sistema - também um gigante gasoso - que influenciou a GJ 3512b, causando sua órbita alongada. A presença desse planeta é inferida através da órbita incomum de GJ 3512b, e não foi observada. A equipe por trás do estudo diz que o segundo planeta provavelmente foi ejetado do sistema e agora é um planeta desonesto.
É preciso mais estudo, com instrumentos mais poderosos, para entender melhor esse sistema. Segundo os autores, é uma grande oportunidade de afinar nossas teorias da formação planetária. Como se costuma dizer na conclusão do artigo, “GJ 3512 é um sistema muito promissor porque pode ser totalmente caracterizado e, portanto, continua a restringir rigorosamente os processos de acréscimo e migração, bem como a eficiência da formação do planeta em discos protoplanetários e no disco. razões de massa estrela-estrela.
Uma equipe internacional de pesquisadores do consórcio CARMENES (busca em alta resolução de Calar Alto por anões M com exoearth com espectroscopia de Echelle por infravermelho próximo e espectrômetro óptico) fez esse trabalho. Esse consórcio busca anãs vermelhas, o tipo mais comum de estrela da galáxia, na esperança de encontrar planetas de baixa massa em suas zonas habitáveis. O CARMENES não apenas gera um conjunto de dados para entender as estrelas anãs vermelhas, mas ao encontrar planetas do tamanho da Terra, ele fornecerá um rico conjunto de metas de acompanhamento para estudos futuros.
Mais:
- Press Release: Exoplaneta gigante em torno de pequenas estrelas desafia a compreensão de como os planetas se formam
- Artigo de pesquisa: Um exoplaneta gigante orbitando uma estrela de massa muito baixa desafia os modelos de formação de planetas
- PlanetHunters.org: O que realmente entendemos sobre a formação planetária?
- Artigo: CENÁRIOS DE FORMAÇÃO PLANETÁRIA REVISADOS: ACREDITAÇÃO CENTRAL VERSUS INSTABILIDADE DE DISCO
- CARMENES
