Nos arredores frios e escuros dos sistemas planetários, muito além do alcance dos planetas conhecidos, misteriosos gigantes gasosos e massas planetárias orbitam silenciosamente as suas estrelas - às vezes a milhares de unidades astronómicas (UA) de distância. Durante anos, os cientistas perguntaram-se como esses planetas de "órbita larga", incluindo o elusivo Planeta Nove teorizado no nosso próprio Sistema Solar, poderiam ter sido formados. Agora, uma equipa de astrónomos pode finalmente ter encontrado a resposta.

Num novo estudo publicado na revista Nature Astronomy, investigadores da Universidade Rice, no estado norte-americano do Texas, e do PSI (Planetary Science Institute), utilizaram simulações complexas para mostrar que os planetas de órbita larga não são anomalias, mas sim subprodutos naturais de uma fase caótica inicial no desenvolvimento dos sistemas planetários. Esta fase ocorre enquanto as estrelas ainda estão aglomeradas nos seus enxames natais e os planetas disputam espaço em sistemas turbulentos e sobrelotados.

"Essencialmente, estamos a assistir a pinballs numa sala de jogos cósmica", disse André Izidoro, professor assistente de ciências da Terra, ambientais e planetárias na Universidade Rice e principal autor do estudo. "Quando planetas gigantes se espalham uns aos outros por meio de interações gravitacionais, alguns são lançados para longe da sua estrela. Se o momento e o ambiente circundante forem os ideais, esses planetas não são ejetados, mas ficam presos em órbitas extremamente largas".

Para o estudo, a equipa realizou milhares de simulações envolvendo diferentes sistemas planetários incorporados em ambientes realistas de enxames estelares. Modelaram uma variedade de condições, desde sistemas como o nosso Sistema Solar, com uma mistura de gigantes gasosos e gelados, até sistemas mais exóticos, incluindo aqueles com dois sóis. O que descobriram foi um padrão recorrente: os planetas eram frequentemente empurrados para órbitas largas e excêntricas por instabilidades internas, depois estabilizados pela influência gravitacional de estrelas próximas no enxame.

"Quando esses impulsos gravitacionais acontecem no momento certo, a órbita de um planeta 'descola-se' do sistema planetário interior", disse o coautor do estudo Nathan Kaib, cientista sénior e especialista sénior em educação e comunicação do PSI. "Isso cria um planeta de órbita larga - um que fica essencialmente congelado no lugar depois de o enxame se dispersar".

Os investigadores definem planetas de órbita larga como aqueles que têm semieixos maiores entre 100 e 10.000 UA — distâncias que os colocam muito além do alcance da maioria dos tradicionais discos de formação planetária.

As descobertas podem ajudar a explicar o mistério de longa data do Planeta Nove, um planeta hipotético que se pensa orbitar o nosso Sol a uma distância de 250 a 1000 UA. Embora nunca tenha sido observado diretamente, as órbitas estranhas de vários objetos trans-Neptunianos sugerem a sua presença.

"As nossas simulações mostram que, se o Sistema Solar primitivo passou por duas fases específicas de instabilidade - o crescimento de Úrano e Neptuno e a posterior dispersão entre os gigantes gasosos -, há uma probabilidade de até 40% de que um objeto semelhante ao Planeta Nove possa ter ficado preso durante esse período", disse Izidoro.

Curiosamente, o estudo também relaciona planetas de órbita larga com a crescente população de planetas flutuantes, ou errantes — mundos expulsos completamente dos seus sistemas.

"Nem todos os planetas dispersos têm a sorte de ficar presos", disse Kaib. "A maioria acaba sendo lançada para o espaço interestelar. Mas a taxa na qual ficam presos dá-nos uma ligação entre os planetas que vemos em órbitas largas e aqueles que encontramos vagueando sozinhos na Galáxia".

Este conceito de "eficiência de retenção" - a probabilidade de um planeta disperso permanecer ligado à sua estrela - é fundamental para o estudo. Os investigadores descobriram que os sistemas semelhantes ao Sistema Solar são particularmente eficientes, com probabilidades de retenção de 5 a 10%. Outros sistemas, como aqueles compostos apenas por gigantes gelados ou planetas circumbinários, apresentaram eficiências muito mais baixas.

"Esperamos aproximadamente um planeta de órbita larga por cada mil estrelas", disse Izidoro. "Pode parecer pouco, mas entre milhares de milhões de estrelas na Galáxia, faz diferença".

Além disso, o estudo identifica novos alvos promissores para os caçadores de exoplanetas. Sugere que os planetas de órbita larga são mais prováveis de serem encontrados em torno de estrelas com alta metalicidade que já abrigam gigantes gasosos, tornando esses sistemas candidatos ideais para campanhas de imagem profunda. Os investigadores também observaram que, se o Planeta Nove existir, poderá ser descoberto logo após o Observatório Vera C. Rubin entrar em pleno funcionamento. Com a sua capacidade incomparável de observar o céu em profundidade e detalhe, espera-se que o observatório avance significativamente a busca por objetos distantes do Sistema Solar, aumentando a probabilidade de detetar o Planeta Nove ou de fornecer as evidências necessárias para descartar sua existência.

"À medida que refinamos a nossa compreensão de onde procurar e o que procurar, não estamos apenas a aumentar as chances de encontrar o Planeta Nove — estamos a abrir uma nova janela para a arquitetura e para a evolução dos sistemas planetários em toda a Galáxia", conclui Izidoro.

// Universidade Rice (comunicado de imprensa)
// PSI (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature Astronomy)

Quer saber mais?

Planeta Nove:
Wikipedia

Planetas fugitivos, interestelares, nómadas, flutuantes ou órfãos (sem estrela):
Wikipedia

Sistema Solar:
CCVAlg - Astronomia
Wikipedia

Formação e evolução do Sistema Solar:
Wikipedia

Observatório Vera C. Rubin:
Página principal
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