Nova pista orbital revela como os Júpiteres quentes realmente se formaram
O primeiro exoplaneta confirmado em 1995 acabou por ser o que os investigadores agora descrevem como um “Júpiter quente”, um mundo gigante semelhante em massa a Júpiter, mas que orbita a sua estrela em apenas alguns dias. Os cientistas pensam agora que estes planetas se formaram originalmente longe das suas estrelas hospedeiras, semelhante à forma como Júpiter se formou no nosso próprio Sistema Solar, e mais tarde moveu-se para dentro. Duas explicações principais foram desenvolvidas para descrever como ocorre esta mudança para dentro: (1) migração de alta excentricidade, na qual as interações gravitacionais com outros objetos esticam a órbita do planeta antes que as forças de maré próximas da estrela eventualmente a tornem mais circular; e (2) migração de disco, na qual o planeta espirala lentamente para dentro enquanto ainda está embutido no disco protoplanetário circundante.
Determinar qual dessas duas rotas um Júpiter quente específico seguiu tem sido um desafio. A migração de alta excentricidade pode inclinar o eixo orbital de um planeta em comparação com o eixo de rotação da sua estrela, criando um desalinhamento detectável. No entanto, as forças das marés perto da estrela podem apagar gradualmente esse desalinhamento ao longo do tempo. Como uma órbita alinhada poderia resultar de qualquer um dos processos, os astrónomos não tinham uma forma fiável de identificar planetas que se formaram através da migração de discos.
Uma nova estratégia baseada em prazos de migração
Para superar este problema, uma equipe liderada pelo estudante de doutorado Yugo Kawai e pelo professor assistente Akihiko Fukui da Escola de Pós-Graduação em Artes e Ciências da Universidade de Tóquio, introduziu um novo método que se concentra no período de tempo necessário para que ocorra uma migração de alta excentricidade.
Neste cenário de migração, um planeta segue primeiro um caminho altamente esticado antes da sua órbita se tornar circular novamente à medida que oscila repetidamente perto da sua estrela. A quantidade de tempo necessária para esta circularização depende de vários fatores, incluindo a massa do planeta, características orbitais e forças de maré. Para que um Júpiter quente se tenha formado através de uma migração de alta excentricidade, este tempo de circularização deve ser inferior à idade do seu sistema planetário. Depois de calcular os tempos de circularização para mais de 500 Júpiteres quentes conhecidos, os investigadores encontraram cerca de 30 planetas que não cumpriam este requisito. Estes planetas têm órbitas circulares, embora os seus tempos de circularização calculados excedam as idades dos seus sistemas.
Evidências que apoiam a migração de disco
Os Júpiteres quentes neste grupo também correspondem a outras expectativas para planetas que viajaram para dentro de um disco. As suas órbitas não mostram sinais de desalinhamento, sugerindo que o seu movimento em direção à estrela foi suave e não fortemente influenciado por interações gravitacionais perturbadoras. Vários destes planetas também fazem parte de sistemas multiplanetários, uma configuração que a migração de alta excentricidade normalmente perturba, uma vez que esse processo pode espalhar ou ejetar planetas vizinhos.
Olhando para o futuro, para o que esses planetas podem revelar
Encontrar planetas que retenham evidências claras de como migraram é essencial para juntar as peças da história dos sistemas planetários. Estudos futuros das suas atmosferas e composições elementares poderão identificar as regiões do disco onde se formaram originalmente, oferecendo uma visão mais profunda sobre as origens e evolução dos Júpiteres quentes.
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