Uma equipa de investigadores da LMU (Ludwig-Maximilians-Universität München) desenvolveu um novo modelo para explicar a formação de planetas gigantes, como Júpiter, que fornece uma visão mais profunda dos processos de formação e pode expandir a nossa compreensão dos sistemas planetários.

O nosso Sistema Solar é a nossa vizinhança cósmica imediata. Conhecemo-lo bem: o Sol no centro; depois os planetas rochosos Mercúrio, Vénus, Terra e Marte; e depois a cintura de asteroides; seguidos pelos gigantes gasosos Júpiter e Saturno; depois os gigantes gelados Úrano e Neptuno; e finalmente a cintura de Kuiper com os seus cometas. Mas até que ponto conhecemos realmente o nosso lar? As teorias anteriores partiam do princípio de que os planetas gigantes se formavam por colisão e acumulação de corpos celestes semelhantes a asteroides, os chamados planetesimais, e pela subsequente acreção de gás ao longo de milhões de anos. No entanto, estes modelos não explicam nem a existência de gigantes gasosos localizados longe das suas estrelas, nem a formação de Úrano e Neptuno.

Do grão de poeira ao planeta gigante

No seu novo modelo, os astrofísicos do ORIGINS Excellence Cluster, da LMU e da Sociedade Max Planck têm em conta, pela primeira vez, todos os processos que são decisivos para a formação dos planetas. "É a primeira vez que uma simulação traça o processo pelo qual poeiras finas se transformam em planetas gigantes", observa Tommy Chi Ho Lau, autor principal do estudo e candidato a doutoramento na LMU.

Com o seu modelo, os investigadores demonstram como as partículas de poeira de tamanho milimétrico se acumulam aerodinamicamente no disco de gás turbulento e como esta perturbação inicial no disco aprisiona a poeira e a impede de desaparecer na direção da estrela. Esta acumulação torna o crescimento dos planetas muito eficiente, uma vez que, de repente, há muito "material de construção" disponível numa área compacta e estão reunidas as condições adequadas para a formação planetária.

"Quando um planeta se torna suficientemente grande para influenciar o disco de gás, isto leva a um enriquecimento renovado da poeira mais longe no disco", explica Til Birnstiel, professor de astrofísica teórica na LMU e membro do ORIGINS Excellence Cluster. "No processo, o planeta empurra a poeira - como um cão pastor perseguindo o seu rebanho - para a área fora da sua própria órbita." O processo começa de novo, de dentro para fora, e outro planeta gigante pode formar-se.

Variedade de gigantes gasosos no nosso e noutros sistemas solares

No nosso Sistema Solar, os gigantes gasosos estão situados a uma distância de cerca de 5 unidades astronómicas (UA) (Júpiter) a 30 UA (Neptuno) do Sol. Para comparação, a Terra está a cerca de 150 milhões de quilómetros do Sol, o que equivale a 1 UA.

O estudo mostra que, noutros sistemas planetários, uma perturbação pode desencadear o processo a distâncias muito maiores e ainda assim acontecer muito rapidamente. Tais sistemas têm sido observados frequentemente nos últimos anos pelo ALMA, que encontrou gigantes gasosos em discos jovens a uma distância superior a 200 UA. No entanto, o modelo também explica porque é que o nosso Sistema Solar aparentemente deixou de formar planetas adicionais depois de Neptuno: o material de construção simplesmente se esgotou.

Os resultados do estudo coincidem com observações de sistemas planetários jovens que têm subestruturas pronunciadas nos seus discos. Estas subestruturas desempenham um papel decisivo na formação dos planetas. O estudo indica que a formação de planetas gigantes e gigantes gasosos se processa com maior eficiência e rapidez do que se supunha anteriormente. Estes novos conhecimentos poderão refinar a nossa compreensão da origem e desenvolvimento dos planetas gigantes do nosso Sistema Solar e explicar a diversidade dos sistemas planetários observados.

// LMU (comunicado de imprensa)
// Sociedade Max Planck (comunicado de imprensa)
// ORIGINS Excellence Cluster (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico (arXiv.org)

Quer saber mais?

Sistema Solar:
CCVAlg - Astronomia
Wikipedia

Discos protoplanetários:
Wikipedia
Formação planetária (Wikipedia)

ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array):
Página principal
ALMA (NRAO)
ALMA (ESO)
Wikipedia