Cientistas descobrem planeta gigante ‘que não deveria existir’

O planeta, semelhante a Júpiter, é extraordinariamente grande em comparação com sua estrela-mãe, contradizendo um conceito amplamente aceito sobre a forma como os planetas se formam.

A estrela, que fica a 284 trilhões de quilômetros de distância, é uma anã vermelha do tipo M – o mais comum em nossa galáxia.

Uma equipe internacional de astrônomos relatou suas descobertas na revista Science.

“É emocionante, porque há muito tempo nos perguntamos se planetas gigantes como Júpiter e Saturno podem se formar em torno de estrelas tão pequenas”, diz Peter Wheatley, da Universidade de Warwick, no Reino Unido, que não participou do estudo mais recente.

“Acho que a impressão geral foi de que esses planetas simplesmente não existiam, mas não podíamos ter certeza porque as estrelas pequenas são muito fracas, o que as torna difíceis de estudar, mesmo sendo muito mais comuns que estrelas como o Sol”, disse Wheatley à BBC News.

Pesquisadores usaram telescópios na Espanha e nos Estados Unidos para rastrear as acelerações gravitacionais da estrela que podem ser estimuladas por planetas em órbita.

A anã vermelha tem uma massa maior que seu planeta em órbita – chamado GJ 3512b. Mas a diferença entre seus tamanhos é muito menor do que entre o Sol e Júpiter.

A estrela distante tem uma massa que é, no máximo, 270 vezes maior que o planeta. Para comparação, o Sol é cerca de 1.050 vezes mais massivo que Júpiter.

Os astrônomos usam simulações de computador para testar suas teorias de como os planetas se formam a partir das nuvens, ou “discos”, de gás e poeira orbitando estrelas jovens. Essas simulações preveem que muitos planetas pequenos devem se reunir em torno de pequenas estrelas-anãs do tipo M.

“Em torno dessas estrelas só deve haver planetas do tamanho da Terra ou super-Terras um pouco mais massivas”, disse um dos coautores do estudo, Christoph Mordasini, professor da Universidade de Berna, na Suíça.

Um exemplo da vida real de um sistema planetário que está de acordo com a teoria é o de uma estrela conhecida como Trappist-1.

Esta estrela, situada a 369 trilhões de quilômetros (39 anos-luz) do Sol, abriga um sistema de sete planetas, todos com massas aproximadamente iguais à da Terra, ou ligeiramente menores.

“A GJ 3512b, no entanto, é um planeta gigante com uma massa cerca da metade do tamanho de Júpiter e, portanto, pelo menos uma ordem de magnitude mais massiva que os planetas previstos pelos modelos teóricos para essa estrela tão pequena”, disse o professor Mordasini.

A descoberta desafia a ideia amplamente difundida de formação de planetas, conhecida como acreção.

Geralmente pensamos em planetas gigantes que começam a vida como um núcleo de gelo, orbitando um disco de gás ao redor da estrela jovem e depois crescendo rapidamente, atraindo gás para si”, disse Wheatley.

“Mas os autores argumentam que os discos ao redor de pequenas estrelas não fornecem material suficiente para que isso aconteça. Em vez disso, consideram mais provável que o planeta tenha se formado repentinamente quando parte do disco entrou em colapso devido a sua própria gravidade”.

Os autores do artigo da Science propõem que esse colapso pode ocorrer quando o disco de gás e poeira tem mais de um décimo da massa da estrela-mãe. Sob essas condições, o efeito gravitacional da estrela se torna insuficiente para manter o disco estável.

A matéria do disco é puxada para dentro para formar um aglomerado gravitacional, que se desenvolve ao longo do tempo em um planeta. A ideia prevê que esse colapso ocorra mais longe da estrela, enquanto os planetas podem se formar por acúmulo de núcleo muito mais próximo.

Wheatley foi coautor de um estudo em 2017 que descreveu um gigante de gás chamado NGTS-1b, encontrado em telescópios liderados pelo Reino Unido no Chile. O NGTS-1b também é muito grande comparado ao tamanho de sua estrela-mãe – outra anã vermelha do tipo M, que fica a 600 anos-luz (cinco quatrilhões de quilômetros) de distância da Terra.

“A estrela-mãe é pequena, mas não tão pequena quanto este novo exemplo (GJ 3512). Pode ser que a NGTS-1 represente a menor estrela que pode formar planetas próximos por meio de acreção por núcleo, e que estrelas menores apenas formam planetas gigantes mais distantes pelo modelo de colapso gravitacional”, disse Wheatley.

“Esses tipos de previsões são inestimáveis ​​para direcionar futuras pesquisas, permitindo testar esses modelos”.

De fato, os autores do estudo na Science sugerem que o GJ 3512b deve ter migrado por uma longa distância para sua posição atual abaixo de 1 unidade astronômica (150 milhões de quilômetros).

Com sua órbita oval de 204 dias em torno da estrela, a GJ 3512b passa a maior parte do tempo mais perto da anã vermelha do que a distância de Mercúrio ao Sol. A órbita excêntrica do gigante gasoso aponta para a presença de outros planetas gigantes que orbitam mais longe, o que poderia ter distorcido sua órbita.

Um dos coautores do estudo, Hubert Klahr, do Instituto Max Planck de Astronomia, na Alemanha, afirmou: “Até agora, os únicos planetas cuja formação era compatível com as instabilidades do disco eram um punhado de planetas jovens, quentes e muito massivos, longe de suas estrelas-mães.

“Com o GJ 3512b, agora temos um candidato extraordinário para um planeta que poderia ter surgido da instabilidade de um disco em torno de uma estrela com muito pouca massa. Essa descoberta nos leva a revisar nossos modelos”, diz Klahr.