Novo exoplaneta rochoso nas extremidades do sistema questiona teoria de formação planetária

Na maioria dos sistemas planetários observados na Via Láctea, os cientistas notam a mesma configuração básica. Planetas pequenos e rochosos orbitam próximos a sua estrela, enquanto grandes gigantes gasosos orbitam a distâncias maiores. Nosso próprio Sistema Solar se encaixa nesse padrão. Os planetas internos: Mercúrio, Vênus, Terra e Marte, são compostos principalmente de rocha e metal. Mais para fora, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno são dominados por camadas espessas de gás.

Essa disposição é explicada por uma teoria líder sobre a formação de planetas. Estrelas jovens emitem radiação intensa que pode retirar gases dos planetas em formação nas proximidades, deixando para trás mundos sólidos e rochosos. Mais afastados da estrela, as temperaturas mais baixas permitem que os planetas retenham atmosferas densas, levando à formação de gigantes gasosos.

Um Sistema que Quebra Regras ao Redor de LHS 1903

Um sistema recentemente identificado orbitando a estrela LHS 1903 não segue esse roteiro. A descoberta, relatada na Science, centra-se em uma estrela anã vermelha pequena e tênue, que é mais fria e menos massiva que o Sol.

Pesquisadores liderados pelo Prof. Ryan Cloutier da Universidade McMaster e pelo Prof. Thomas Wilson da Universidade de Warwick combinaram dados de telescópios na Terra e no espaço para estudar o sistema. Eles inicialmente identificaram três planetas. O mundo mais interno é rochoso, seguido por dois planetas ricos em gás, semelhantes a versões menores de Netuno, uma composição que corresponde às expectativas padrão.

Mas anos de observações adicionais trouxeram uma reviravolta inesperada. Novas medições do satélite CHEOPS da Agência Espacial Europeia revelaram um quarto planeta, chamado LHS 1903 e, orbitando mais distante da estrela. Surpreendentemente, este mundo externo parece ser rochoso.

“Vimos esse padrão: rochoso por dentro, gasoso por fora, em centenas de sistemas planetários. Mas agora, a descoberta de um planeta rochoso na parte externa de um sistema nos força a repensar o tempo e as condições sob as quais os planetas rochosos podem se formar”, diz Cloutier, que é professor assistente no Departamento de Física e Astronomia.

Excluindo Colisões e Mudanças Planetárias

A equipe explorou várias explicações possíveis. Eles consideraram se um impacto maciço poderia ter retirado a atmosfera do planeta. Também examinaram se os planetas poderiam ter mudado de posição ao longo do tempo. Simulações detalhadas por computador e estudos das órbitas dos planetas descartaram ambos os cenários.

Em vez disso, as descobertas apontam para uma ideia mais inesperada. Os planetas neste sistema podem não ter se formado simultaneamente. Em vez disso, eles poderiam ter se desenvolvido um após o outro à medida que as condições ao redor da estrela mudaram.

Formação de Planetas de Dentro Para Fora

Modelos padrão propõem que os planetas surgem dentro de um disco protoplanetário, uma nuvem giratória de gás e poeira ao redor de uma estrela jovem. Nesse ambiente, aglomerados de material formam vários embriões planetários aproximadamente ao mesmo tempo. Ao longo de milhões de anos, esses corpos crescentes evoluem para planetas totalmente formados com uma variedade de tamanhos e composições.

A estrutura do sistema LHS 1903 sugere um caminho diferente conhecido como formação de planetas de dentro para fora. Nesse cenário, os planetas se formam sequencialmente em ambientes em mudança. As condições locais no momento em que cada planeta termina de se formar determinam se ele se torna rico em gás ou permanece rochoso.

Essa estrutura poderia explicar a natureza incomum de LHS 1903 e. Quando começou a se formar, grande parte do gás no disco circundante pode já ter se dissipado, deixando material insuficiente para construir uma atmosfera densa.

“É notável ver um mundo rochoso se formando em um ambiente que não deveria favorecer esse resultado. Isso desafia as suposições incorporadas em nossos modelos atuais”, diz Cloutier, que adiciona que a descoberta levanta questões mais amplas sobre se LHS 1903 é uma anomalia ou um exemplo precoce de um padrão que os cientistas ainda não reconheceram.

“À medida que telescópios e métodos de detecção se tornam mais precisos, estamos fortalecendo nossa capacidade de encontrar sistemas planetários que não se parecem com o nosso e que não se conformam às teorias de longa data”, diz ele.

“Cada novo sistema adiciona outro ponto de dados a uma imagem crescente de diversidade planetária – uma que força os cientistas a repensar os processos que moldam mundos em toda a galáxia.”