NCCR PlanetS; ilustração - Tobias Stierli
Impressão de artista das quatro classes da arquitetura dos sistemas planetários.
Há muito que os astrónomos sabem que os sistemas planetários não estão necessariamente estruturados como o nosso Sistema Solar.
Investigadores das Universidades de Berna e de Genebra, bem como do NCCR PlanetS, mostraram pela primeira vez que existem, de facto, quatro tipos de sistemas planetários.
No nosso Sistema Solar, tudo parece estar em ordem: os planetas rochosos mais pequenos, tais como Vénus, a Terra ou Marte, orbitam relativamente perto da nossa estrela.
Os grandes gigantes de gás e gelo, tais como Júpiter, Saturno, ou Neptuno, por outro lado, movem-se em órbitas largas à volta do Sol.
Em dois estudos publicados [estudo 1; estudo 2] na revista científica Astronomy & Astrophysics, investigadores das Universidades de Berna, de Genebra e do NCCR PlanetS (National Centre of Competence in Research PlanetS) mostram que o nosso sistema planetário, no que toca a este respeito, é bastante único.
“Há mais de uma década, os astrónomos repararam, com base em observações com o então inovador telescópio Kepler, que os planetas noutros sistemas se assemelham aos seus vizinhos em tamanho e massa – como ervilhas numa vagem“, diz o autor principal do estudo, Lokesh Mishra, investigador das Universidades de Berna e de Genebra, bem como do NCCR PlanetS.
Mas durante muito tempo não era claro se esta descoberta se devia a limitações dos métodos de observação.
“Não era possível determinar se os planetas em qualquer sistema individual eram suficientemente semelhantes para se enquadrarem na classe dos sistemas ‘ervilha numa vagem’, ou se se eram bastante diferentes – tal como no nosso Sistema Solar”, diz Mishra.
Por conseguinte, o investigador desenvolveu uma estrutura para determinar as diferenças e semelhanças entre os planetas dos mesmos sistemas. E, ao fazê-lo, descobriu que não existem duas, mas sim quatro arquiteturas de sistemas.
Quatro classes de sistemas planetários
“Chamamos a estas 4 classes ‘semelhante‘, ‘ordenada‘, ‘antiordenada‘ e ‘mista‘,” diz Mishra. Os sistemas planetários em que as massas de planetas vizinhos são idênticas entre si têm uma arquitetura semelhante.
Os sistemas planetários ordenados são aqueles em que a massa dos planetas tende a aumentar com a distância à estrela – tal como no nosso Sistema Solar.
Se, por outro lado, a massa dos planetas diminui aproximadamente com a distância à estrela, os investigadores falam de uma arquitetura antiordenada do sistema. E ocorrem arquiteturas mistas, quando as massas planetárias de um sistema variam muito de planeta para planeta.
“Este quadro geral também pode ser aplicado a quaisquer outras medições, como o raio, densidade ou conteúdos de água”, diz o coautor do estudo Yann Alibert, professor de ciências planetárias da Universidade de Berna e do NCCR PlanetS.
“Agora, pela primeira vez, temos uma ferramenta para estudar sistemas planetários como um todo e para compará-los com outros sistemas”.
NCCR PlanetS; ilustração - Tobias Stierli
Os resultados também levantam questões: que arquitetura é a mais comum? Que fatores controlam o aparecimento de um tipo de arquitetura? Quais os fatores que não desempenham um papel? Os investigadores podem responder a algumas delas.
Ponte de milhares de milhões de anos
“Os resultados mostram que sistemas ‘semelhantes’ são o tipo mais comum de arquitetura. Cerca de oito em cada dez sistemas planetários em torno de estrelas visíveis no céu noturno têm uma arquitetura ‘semelhante'”, diz Mishra.
“Isto também explica porque é que foram encontradas evidências desta arquitetura nos primeiros meses da missão do Kepler”.
O que surpreendeu a equipa foi que a arquitetura “ordenada” – a que também inclui o Sistema Solar – parece ser a classe mais rara.
Segundo Mishra, há indícios de que tanto a massa do disco de gás e poeira do qual emergem os planetas, bem como a abundância de elementos pesados na respetiva estrela, desempenham um papel.
“Os sistemas planetários ‘semelhantes’ emergem a partir de discos e estrelas razoavelmente pequenos e com poucos elementos pesados. Os discos grandes e massivos, com muitos mais elementos pesados na estrela, dão origem a sistemas mais ordenados e antiordenados”, explica Mishra.
“Os sistemas mistos surgem a partir de discos de tamanho médio. As interações dinâmicas entre planetas – tais como colisões ou ejeções – influenciam a arquitetura final”, acrescenta o investigador.
“Um aspeto notável destes resultados é que liga as condições iniciais da formação planetária e estelar a uma propriedade mensurável: a arquitetura do sistema. Entre elas situam-se milhares de milhões de anos“, explica Yann Alibert.
“Pela primeira vez, conseguimos colmatar esta enorme lacuna temporal e fazer previsões testáveis. Será excitante ver se elas se vão aguentar”, conclui Alibert.
// CCVAlg
