Mistério da dança cósmica entre planetas inchados é desvendado

Por toda a vastidão da Via Láctea, planetas conhecidos como “sub-Netunos” são muito comuns, embora sejam raros aqui no Sistema Solar. Esses mundos estão entre os tamanhos da Terra e do gigante gelado Netuno.

Estudos revelam que entre 30% e 50% das estrelas semelhantes ao Sol têm pelo menos um destes sub-Netunos em órbita, mas medir as suas densidades tem sido um desafio para os cientistas que estudam exoplanetas.

Dependendo da técnica usada para medir essas densidades, os sub-Netunos parecem cair em duas categorias distintas: “inchados” e “não inchados”. A questão central é se estas diferenças reflectem verdadeiramente duas populações diferentes de sub-Neptunos ou se são condicionadas pelas técnicas de medição utilizadas.

Pesquisadores suíços encontram resposta

Recentemente, pesquisas conduzidas pela Universidade de Genebra (UNIGE) e pela Universidade de Berna (UNIBE), ambas na Suíça, sugerem que existem, de fato, duas famílias de sub-Netunos fisicamente distintas. Curiosamente, os inchados tendem a estar em ressonância com outros planetas nos seus sistemas.

Quando os planetas estão em ressonância, significa que completam as suas órbitas em períodos de tempo específicos que formam relações matemáticas simples. Um exemplo notável deste fenômeno é o sistema planetário HD 110067, localizado a 100 anos-luz da Terra.

Neste sistema, seis sub-Neptunos dançam em torno da sua estrela numa coreografia cósmica precisa: o planeta mais interior completa uma órbita a cada 9,1 dias terrestres, enquanto o planeta mais exterior o faz a cada 54,7 dias. Estes planetas estão numa notável ressonância de 6:1, onde para cada órbita do planeta mais exterior, o planeta interior completa seis.

Esta sincronia entre os planetas sugere que sistemas planetários como HD 110067 podem desempenhar um papel na formação de sub-Netunos menos densos. Os modelos sugerem que apenas cerca de 5% dos sistemas planetários conseguem manter esta ressonância ao longo de milhares de milhões de anos. Quebrar esta ressonância pode levar a colisões entre planetas, resultando em fusões que transformam planetas menos densos em mundos mais compactos.

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A leveza dos planetas sub-Netuno pode vir do processo de formação

A pesquisa da equipe UNIGE e UNIBE propõe que a leveza dos sub-Netunos ressonantes pode estar ligada ao seu processo de formação. Modelos computacionais desenvolvidos em Berna indicam que os planetas em ressonância tendem a ser menos densos, devido às interações gravitacionais e colisões que ocorrem durante a sua formação.

Medir a densidade de um planeta requer informações precisas sobre sua massa e raio. Para isso são utilizadas duas técnicas principais: a Variação do Tempo de Trânsito (TTV), que detecta variações no tempo que um planeta leva para cruzar sua estrela, e o Método da Velocidade Radial, que mede pequenas variações na velocidade da estrela devido à presença de o planeta ao seu redor.

A análise estatística realizada pela equipe mostrou que o método TTV tende a capturar sub-Netunos com densidades mais baixas do que o método da Velocidade Radial. Além disso, os planetas em sistemas ressonantes tendem a ser menos densos do que aqueles em sistemas não ressonantes, independentemente do método de medição utilizado.

A compreensão destas dinâmicas poderia ajudar os cientistas a explicar porque é que o nosso sistema solar carece de sub-Neptunos, apesar da sua prevalência noutros sistemas planetários. A pesquisa foi publicada recentemente na revista Astronomia e Astrofísicacontribuindo para uma melhor compreensão da evolução dos planetas mais comuns da Via Láctea e dos sistemas estelares em geral.