Livros didáticos devem ser reescritas planeta impossível mina as teorias dos astrônomos

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Livros didáticos devem ser reescritas: planeta impossível
mina as teorias dos astrônomos
Publicado em 01.02.24
Texto Rolf Haugaard Nielsen
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Os planetas se formam quando pedaços de poeira, rocha e gelo se acumulam e crescem cada vez mais.
Período. Essa tem sido a sabedoria convencional nos últimos 50 anos. Mas os maiores planetas em
sistemas solares alienígenas, conhecidos como exoplanetas, não se encaixam no molde.
Ao longo dos últimos 15 anos, os pesquisadores do planeta observaram mais de 300 supergigantes de
gás, que têm até 13 vezes a massa de Júpiter e orbitam suas estrelas a distâncias tão grandes que
dificilmente podem ter se reunido do zero da maneira clássica.
Há 10 anos, um grupo de astrônomos teorizou que os supergigantes gasosos são formados em uma
súbita "explosão" em um processo semelhante ao nascimento de uma estrela.
Eles só precisavam de provas.
Mas agora, o astrônomo americano Thayne Currie e sua equipe no Telescópio Subaru japonês no Havaí
fotografaram o nascimento de uma supergigante de gás distante pela primeira vez, confirmando que os
planetas podem se formar por um mecanismo inteiramente novo.
https://undefined/author/rolf-haugaard-nielsen
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Orbit muito longe da estrela
A grande maioria dos 5.125 exoplanetas que os astrônomos descobriram até agora foram vistos
indiretamente, observando a sombra do planeta à medida que ele passa na frente de sua estrela. Alguns
planetas podem ser observados diretamente.
As imagens são capturadas equipando telescópios com um coronógrafo - um disco que bloqueia a luz
brilhante da estrela, permitindo que a luz muito mais fraca do planeta seja vista.
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O telescópio Subaru no Havaí foi o primeiro a observar o nascimento da supergigante de
gás Aurigae b. O Telescópio Espacial Hubble confirmou as descobertas da Subaru.
? NAOJ (í)
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O método é particularmente adequado para detectar supergigantes de gás, porque eles são enormes e
orbitam suas estrelas a distâncias tão extremas que os telescópios podem distinguir entre as duas fontes
de luz e isolar a luz fraca do planeta.
Em 2016, o telescópio Subaru de 8,2 m de largura descobriu a jovem estrela de AB Aurigae. As
primeiras imagens sem um corografia mostraram a estrela de dois milhões de anos cercada por um
disco rotativo de poeira e gás.
Quando os astrônomos posteriormente esmaeram a luz da estrela com o coronagraph, evidências
sugeriram que um enorme planeta de gás recém-nascido, chamado Aurigae b, orbitava a estrela 93
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vezes mais longe do que a distância entre o Sol e a Terra.
Telescópio fotografado a enfermaria de trabalho
Usando o telescópio Subaru no Havaí, os astrônomos fotografaram com sucesso uma supergigante de
gás recém-nascido. Isso só é possível, porque o planeta está tão longe que a luz brilhante da estrela
pode ser filtrada.
Thayne Currie (UTSA)Tradução
1. A luz da estrela esconde o planeta
Em imagens não filtradas, a única estrela de dois milhões de anos aparece como um ponto brilhante no
centro. A luz da estrela é tão brilhante que abafa o brilho fraco do planeta gasoso gigante de Aurigae b,
nos arredores do sistema planetário.
Thayne Currie (UTSA)Tradução
2. O escudo solar bloqueia a luz brilhante
Quando o telescópio está equipado com um coronógrafo que bloqueia a luz das estrelas, a câmera
captura a luz de Aurigae b na parte inferior da imagem. Como a supergigante de gás está extremamente
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longe da estrela, as duas fontes de luz podem ser distinguidas uma da outra.
Thayne Currie (UTSA)Tradução
3. O gigante está muito longe
Aurigae b orbita a um enorme afastamento de 13,95 bilhões de sua estrela. Isso é três vezes mais longe
que o planeta mais distante do Sistema Solar, Netuno (anel interno), é do Sol. De acordo com a teoria
clássica, os planetas não devem ser capazes de se formar tão longe.
Mas os astrônomos não tinham certeza. Foi somente quando o Telescópio Espacial Hubble também se
concentrou na estrela, e as observações foram combinadas, que as últimas dúvidas desapareceram.
Pela primeira vez, os astrônomos observaram o nascimento de uma supergigante de gás muito longe de
sua estrela. Havia apenas um problema. O planeta não deve ser capaz de se formar tão longe - pelo
menos não de acordo com as teorias clássicas dos pesquisadores planetários.
Um zoológico de exoplanetas
Até a descoberta dos primeiros exoplanetas há quase 30 anos, os astrônomos acreditavam que todos os
outros sistemas planetários deveriam ser exatamente como o nosso Sistema Solar, com pequenos
planetas rochosos como a Terra no centro, gigantes gasosos como Júpiter no meio e planetas gelados
como Netuno nos arredores.
Mas essa noção há muito tempo foi despedaçado.
5.125 exoplanetas foram detectados por astrônomos em agosto de 2022.
Pesquisadores planetários descobriram planetas milhares de C-hot, semelhantes a Júpiter, orbitando
muito perto de sua estrela. Os grandes planetas gasosos não poderiam ter se formado no calor quente,
mas devem ter sido arremessados em áreas mais frias mais distantes no sistema planetário.
Os astrônomos também encontraram muitos planetas na classe de peso entre a Terra e Netuno, como
grandes super-Terras, mundos aquáticos e pequenos planetas gasosos que nunca poderiam existir em
nosso próprio Sistema Solar.
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No entanto, os exoplanetas têm uma coisa em comum com os oito planetas do nosso Sistema Solar -
todos eles se formaram da mesma maneira, exatamente como a teoria clássica prescreve, com poeira,
rocha e gelo eventualmente coletando em órbita em torno de uma estrela e crescendo cada vez maior,
até que um planeta é formado.
Antes da descoberta de supergigantes de gás, os astrônomos assumiram que todos os
planetas eram formados por rochas, poeira e gelo acumulando-se em uma massa cada vez
maior.
NASA/JPL-Caltech/T. (em inglês) Opilo (SSC)
Mas a descoberta de Aurigae b e os outros supergigantes gasosos desafiam essa teoria clássica da
formação. Os planetas parecem ter se originado na periferia dos sistemas planetários, onde a
quantidade de poeira e gás é muito pequena para construir um planeta a partir do zero.
É improvável que os gigantes tenham nascido ainda mais dentro do denso disco de gás em torno da
estrela e arremessados pela gravidade de outros planetas gigantes, porque as supergigantes do gás
orbitam suas estrelas em órbitas circulares no plano do disco, o que é típico de planetas que ainda estão
perto de onde foram formados.
Para entender como uma supergigante de gás pode se formar no gás fino longe da estrela, precisamos
pensar sobre a gravidade.
A gravidade criou um gigante gasoso
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Quando uma estrela jovem nasce, os primeiros dias são caracterizados por movimentos violentos no
disco de gás circundante. O movimento pode causar variação no campo gravitacional na borda externa
do disco, criando áreas de campos gravitacionais fortes e fracos.
De acordo com a teoria mais recente de Thayne Currie e outros pesquisadores planetários, uma área
com um forte campo gravitacional comprime o gás fino em uma nuvem grande e densamente compacta.
Em algum momento, a nuvem se torna tão pesada e instável que colapsa e dá origem à supergigante do
gás.
Nuvem de gás instável dá origem a supergigantes de gás
Os astrônomos acreditam que planetas gigantes gasosos até 13 vezes o tamanho de Júpiter poderiam
ser formados pelo colapso direto de uma nuvem de gás instável - semelhante à maneira como uma
estrela nasce.
? Claus Lunau (Tradução)
1. As órbitas de gás finas mais distantes
A jovem estrela é cercada por um disco rotativo de poeira e gás. A formação clássica do planeta pode
acontecer na parte interna densa do disco, mas na parte externa, é impossível construir uma
supergigante de gás a partir do zero, já que o gás é muito fino.
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? Claus Lunau (Tradução)
2. O gás instável condensa
O campo gravitacional no disco de gás fino varia devido ao movimento no sistema solar caótico e jovem.
Em alguns lugares, o campo gravitacional enfraquece, mas em uma áreafortalecida, a gravidade
comprime uma gigantesca nuvem de gás instável.
? Claus Lunau (Tradução)
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3. O gigante forma seu próprio núcleo
A nuvem de gás de repente colapsa, e uma supergigante de gás de tamanho normal emerge. As
partículas de poeira são puxadas para o centro do planeta, onde se fundem em um núcleo grande e
pesado, atraindo mais gás dos arredores.
? Claus Lunau (Tradução)
4. Supergigante de gás come-se maior
Enquanto orbita a estrela, o planeta recém-nascido aspira implacavelmente a área de gás e cresce cada
vez mais. Eventualmente, o gigante limpou grande parte do disco de todo o resto e agora tem uma
massa de até 13 vezes a de Júpiter.
O processo é semelhante à forma como as estrelas se formam e é evidência de que a gravidade de
alguma forma sempre consegue espremer a maior parte do material em torno de uma estrela em
planetas.
“A natureza é inteligente e produz não apenas cópias do nosso Sistema Solar, mas uma ampla gama de
sistemas planetários muito diferentes. E o sistema de supergigantes de gás é um dos mais bizarros que
observamos”, diz Thayne Currie.
Bilhões de supergigantes de gás
As supergigantes são raras e acredita-se que compõem menos de 1% de todos os planetas da Via
Láctea. No entanto, os astrônomos estimam que existem 46 bilhões deles em nossa galáxia. A grande
questão agora é se todos eles nasceram totalmente formados como Aurigae b.
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“A natureza é inteligente e produz não apenas cópias do nosso Sistema Solar, mas uma
ampla gama de sistemas planetários muito diferentes.”Thayne Currie, astrônomo do
Telescópio Subaru
Para descobrir, os astrônomos precisarão medir a temperatura dos planetas jovens.
Se uma supergigante de gás nasce diretamente do colapso de uma grande nuvem de gás, ela será
extremamente quente, porque todo o calor liberado quando o gás é rapidamente comprimido é isolado
dentro do planeta. O calor é então liberado lentamente ao longo de milhões de anos, então o planeta
continuará a ser quente por um longo tempo.
Se a supergigante de gás é formada da maneira clássica pela primeira vez, construindo um grande
núcleo de poeira e gelo que atrai gás durante um longo período de tempo, as ondas de pressão opostas
são criadas, quando o gás atinge o núcleo.
As ondas de pressão então viajam através do gás entrante, desacelerando-o. E à medida que o gás
perde o ímpeto, ele irradia muito de sua energia como calor em seu caminho em direção ao núcleo.
Em outras palavras, uma supergigante de gás que aspira a área circundante de gás do zero será muito
mais fria do que se tivesse nascido de um colapso direto de uma nuvem de gás.
O telescópio espacial pode revelar a formação
Essa diferença reveladora na temperatura persiste por algumas centenas de milhões de anos após o
nascimento. Posteriormente, a diferença é equalizada e todos os vestígios da origem desaparecem.
Portanto, as observações de supergigantes de gás maduro que têm bilhões de anos não nos dizem
nada.
Felizmente, os astrônomos estão descobrindo planetas cada vez mais jovens como Aurigae b, o que
pode revelar se as supergigantes de gás nascem em um colapso direto de uma nuvem de gás ou se isso
é verdade apenas para alguns.
Uma maneira de revelar isso é com o recém-lançado Telescópio Espacial James Webb da NASA. O
telescópio tem a visão mais nítida que os astrônomos já tiveram no espaço e está equipado com
coronógrafos muito mais sofisticados do que seu antecessor, o Hubble.
Mas isso não é tudo - enquanto o Hubble observa o espaço na luz visível, James Webb pode detectar
radiação térmica infravermelha, tornando-se quase personalizado para medir a temperatura de
supergigantes de gás jovem em outros sistemas planetários.
Com esta nova ferramenta, os astrônomos têm uma boa chance de descobrir se AB Aurigae b é uma
estranheza e a exceção à regra - ou se o nascimento dramático e distante da supergigante gasosa é a
origem normal dos maiores planetas do universo.