Planeta rochoso descoberto em órbita externa desafia a teoria da formação planetária

Na maioria dos sistemas planetários observados na Via Láctea, os cientistas veem o mesmo layout básico. Pequenos planetas rochosos orbitam perto de sua estrela, enquanto grandes gigantes gasosos orbitam a distâncias maiores. Nosso próprio Sistema Solar se enquadra nesse padrão. Os planetas internos: Mercúrio, Vênus, Terra e Marte, são feitos principalmente de rocha e metal. Mais longe, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno são dominados por espessas camadas de gás.

Este arranjo é explicado por uma importante teoria de formação de planetas. Estrelas jovens emitem radiação intensa que pode remover gases de planetas próximos em desenvolvimento, deixando para trás mundos sólidos e rochosos. Mais longe da estrela, as temperaturas mais frias permitem que os planetas se mantenham em atmosferas espessas, levando à formação de gigantes gasosos.

Um sistema de quebra de regras em torno do LHS 1903

Um sistema recentemente identificado orbitando a estrela LHS 1903 não segue esse roteiro. A descoberta, relatada em Ciênciacentra-se numa pequena e ténue estrela anã vermelha que é mais fria e menos massiva que o Sol.

Pesquisadores liderados pelo Prof. Ryan Cloutier da Universidade McMaster e pelo Prof. Thomas Wilson da Universidade de Warwick combinaram dados de telescópios na Terra e no espaço para estudar o sistema. Eles inicialmente identificaram três planetas. O mundo mais interno é rochoso, seguido por dois planetas ricos em gás, semelhantes a versões menores de Netuno, uma formação que corresponde às expectativas padrão.

Mas anos de observações adicionais trouxeram uma reviravolta inesperada. Novas medições do satélite CHEOPS da Agência Espacial Europeia revelaram um quarto planeta, chamado LHS 1903 e, orbitando o ponto mais distante da estrela. Surpreendentemente, este mundo exterior parece ser rochoso.

“Temos observado este padrão: rochoso por dentro, gasoso por fora, em centenas de sistemas planetários. Mas agora, a descoberta de um planeta rochoso na parte exterior de um sistema obriga-nos a repensar o momento e as condições sob as quais os planetas rochosos podem formar-se,” diz Cloutier, que é professor assistente no Departamento de Física e Astronomia.

Descartando colisões e mudanças planetárias

A equipe explorou várias explicações possíveis. Eles consideraram se um impacto massivo poderia ter destruído a atmosfera do planeta. Eles também examinaram se os planetas poderiam ter mudado de posição ao longo do tempo. Simulações computacionais detalhadas e estudos das órbitas dos planetas descartaram ambos os cenários.

Em vez disso, as descobertas apontam para uma ideia mais inesperada. Os planetas deste sistema podem não ter se formado simultaneamente. Em vez disso, poderiam ter-se desenvolvido um após o outro à medida que as condições em torno da estrela mudavam.

Formação Planetária de dentro para fora

Os modelos padrão propõem que os planetas surgem dentro de um disco protoplanetário, uma nuvem rodopiante de gás e poeira que envolve uma estrela jovem. Neste ambiente, aglomerados de material formam vários embriões planetários aproximadamente ao mesmo tempo. Ao longo de milhões de anos, estes corpos em crescimento evoluem para planetas totalmente formados com uma variedade de tamanhos e composições.

A estrutura do sistema LHS 1903 sugere um caminho diferente conhecido como formação planetária de dentro para fora. Neste cenário, os planetas tomam forma sequencialmente em ambientes mutáveis. As condições locais no momento em que cada planeta termina de se formar determinam se ele se tornará rico em gás ou permanecerá rochoso.

Esta estrutura poderia explicar a natureza incomum do LHS 1903 e. No momento em que começou a se formar, grande parte do gás no disco circundante já pode ter se dissipado, deixando muito pouco material para formar uma atmosfera espessa.

“É notável ver um mundo rochoso a formar-se num ambiente que não deveria favorecer esse resultado. Isso desafia os pressupostos incorporados nos nossos modelos atuais,” diz Cloutier, que acrescenta que a descoberta levanta questões mais amplas sobre se o LHS 1903 é uma anomalia ou um exemplo inicial de um padrão que os cientistas ainda não reconheceram.

“À medida que os telescópios e os métodos de detecção se tornam mais precisos, estamos a fortalecer a nossa capacidade de encontrar sistemas planetários que não se assemelham aos nossos e que não estão em conformidade com teorias de longa data”, diz ele.

“Cada novo sistema acrescenta outro ponto de dados a uma imagem crescente da diversidade planetária – que força os cientistas a repensar os processos que moldam os mundos em toda a galáxia.”