Composição dos planetas gasosos não é igual à das suas estrelas (e os cientistas não percebem porquê)

Carnegie Institution for Science

Ilustração de Robin Dienel

Os planetas e as estrelas formam-se a partir da mesma nuvem de gás e poeira.  Uma análise da composição dos exoplanetas gigantes gasosos e das suas estrelas hospedeiras mostra que não há uma forte correlação entre as suas composições quando se trata de elementos mais pesados do que o hidrogénio e o hélio.

De acordo com Johanna Teske, do Instituto Carnegie e autora do estudo, a descoberta, que foi publicada em novembro na revista científica The Astronomical Journal, tem implicações importantes para a nossa compreensão do processo de formação planetária.

Na sua juventude, as estrelas são cercadas por um disco rotativo de gás e poeira do qual nascem os planetas. Os astrónomos têm-se interrogado sobre quanta da composição de uma estrela determina a matéria-prima a partir da qual os planetas são construídos.

Estudos anteriores indicaram que a ocorrência de planetas gigantes gasosos aumenta em torno das estrelas com uma maior concentração de elementos pesados – outros que não o hidrogénio e o hélio.

Pensa-se que isso forneça evidências de uma das principais teorias concorrentes sobre a forma como os planetas se formam, que propõe que planetas gigantes gasosos sejam construídos a partir da lenta acumulação de material em disco até formar um núcleo com cerca de dez vezes a massa da Terra. Nesse ponto, o sólido interior planetário do bebé consegue cercar-se de hélio e gás hidrogénio, gerando um planeta gigante e maduro.

“O trabalho anterior analisou a relação entre a presença de planetas e a quantidade de ferro existente na estrela hospedeira, mas queríamos expandir isto e incluir o conteúdo de elementos pesados dos próprios planetas e observar mais do que apenas ferro”, explicou co-autor Daniel Thorngren, em comunicado.

Teske, Thorngren e os seus colegas compararam o conteúdo de elementos pesados de 24 planetas gigantes gasosos e frios à abundância de carbono, oxigénio, magnésio, silício, ferro e níquel nas suas 19 estrelas hospedeiras.

Os investigadores descobriram que não havia correlação entre a quantidade de elementos pesados ​​nesses planetas gigantes e a quantidade desses elementos formadores de planetas nas suas estrelas hospedeiras.

“Desvendar esta discrepância pode revelar novos detalhes sobre o processo de formação do planeta”, explicou Fortney. “Por exemplo, que outros fatores estão a contribuir para a composição de um planeta bebé? Talvez a sua localização no disco e a distância de qualquer vizinho. É necessário mais trabalho para responder a estas perguntas cruciais”.

Uma pista pode vir dos resultados dos autores, agrupando os elementos pesados ​​em agrupamentos que refletem as suas características. Os autores observaram uma correlação tentativa entre os elementos pesados ​​de um planeta e a abundância relativa de carbono e oxigénio da estrela hospedeira, chamados de elementos voláteis, em comparação com o restante dos elementos incluídos neste estudo, que se enquadram no grupo chamado de elementos refratários.

Estes termos referem-se aos baixos pontos de ebulição dos elementos – volatilidade – ou aos seus altos pontos de fusão – no caso dos elementos refratários. Elementos voláteis podem representar uma composição planetária rica em gelo, enquanto elementos refratários podem indicar uma composição rochosa.

ZAP //

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