Este ano foi atualizada a lista de exoplanetas descobertos pela humanidade e este número excede agora 5.000. Além disso, existem ainda cerca de 9 mil candidatos que ainda não foi possível confirmar. Contudo, o tamanho dos exoplanetas encontrados sugere uma “lacuna”. Há planetas de um certo tamanho que mal conseguimos encontrar. Então, onde estão os planetas do tamanho da Terra?
Foi apresentado um novo modelo para a evolução dos planetas que possivelmente terá a respostas a esta pergunta que intrigou os astrónomos.
O vale e as ervilhas
Ao problema do tamanho “inexistente” os astrónomos chamaram de Vale do Raio. Este é um enigma que deriva do facto de que os exoplanetas descobertos tendem a ter raios um pouco maiores do que os da Terra (cerca de 50% maiores, vulgarmente chamados de planetas “SuperTerra“) ou visivelmente maiores (2,5 vezes o raio da Terra, os chamados “MiniNeptunos“).
No meio, um vale no qual muito poucos planetas foram descobertos.
Este não é o único enigma que atrai a atenção de especialistas que detetam e estudam exoplanetas. O enigma das “ervilhas de vagem (peas in a pod)” referem-se a outro estranho padrão em exoplanetas. Neste caso, um sistema solar apresentaria uma série de exoplanetas de tamanho semelhante e com órbitas “harmónicas”.
Uma ilustração que retrata a escassez de exoplanetas cerca de 1,8 vezes o tamanho da Terra que foram observados pela nave espacial Kepler da NASA. (Gráfica cortesia de A. Izidoro/Rice University)
Dois pássaros de uma cajadada só
Uma equipa de investigadores germano-americanos desenvolveu uma teoria que poderá ajudar a explicar estes fenómenos. O estudo foi apresentado num artigo no The Astrophysical Journal Letters. A chave está nas moções dos planetas nos primeiros milhões de anos após a sua criação, e na forma como colidem entre si.
Creio que somos os primeiros a explicar o Vale do Raio utilizando um modelo de formação planetária e evolução dinâmica que (…) considera múltiplos constrangimentos observacionais. Somos também capazes de mostrar que um modelo de formação planetária que incorpora impactos gigantescos é consistente com a característica de ervilhas em forma de folha dos exoplanetas.
Explicou André Izidoro, um dos autores do estudo, num comunicado de imprensa.
50 milhões de anos numa simulação
Izidoro e o resto da equipa utilizaram um supercomputador para simular os primeiros 50 milhões de anos no desenvolvimento de um sistema planetário. O modelo parte de discos protoplanetários, os discos de matéria que se acumulam em torno de algumas estrelas jovens das quais os planetas acabam por emergir.
Este disco protoplanetário dissipa-se algum tempo após a formação dos primeiros planetas. Quando desaparece, também desaparece a sua influência gravitacional, uma influência que os manteve em órbitas harmoniosas perto da estrela. Quando esta influência gravitacional desaparece, os planetas “migram” para novas órbitas, provocando um pequeno caos que culmina em colisões entre os planetas.
A migração de jovens planetas para as suas estrelas hospedeiras cria uma sobrecarga e resulta frequentemente em colisões cataclísmicas que eliminam as atmosferas ricas em hidrogénio dos planetas. Os resultados destas colisões planetárias simuladas foram consistentes com a existência de dois tipos de planetas dominantes, SuperTerra e MiniNeptuno, bem como a sobrevivência de algumas ‘ervilhas’, coordenadas nas suas ‘vagens’ orbitais.
Explicou Izidoro.
Mas as implicações do novo estudo podem também permitir-nos compreender melhor a história do nosso próprio sistema solar. Como explica o co-autor do estudo, os impactos entre planetas, “tal como o que formou a nossa lua, são provavelmente um resultado genérico da formação planetária”.
Mais trabalho para James Webb
Os autores do estudo estão agora à espera para validar a sua teoria. Para o fazer, dispõem de uma das ferramentas mais poderosas disponíveis, o Telescópio Espacial James Webb (JWST), o mais recente brinquedo da astronomia.
O JWST poderia testar se as previsões sobre a evolução dos planetas se mantêm verdadeiras para os muitos sistemas encontrados até agora. Uma destas previsões, de acordo com a equipa, é que um número significativo de planetas com o dobro do tamanho da Terra deverá manter a sua atmosfera rica em hidrogénio e uma hidrosfera composta de água.