Os planetas um dia serão expulsos ricocheteando na gravidade uns dos outros.

Quatro planetas em um sistema solar próximo podem voar um no outro e disparar para o espaço sideral quando a estrela que orbitam morrer, preveem os astrônomos.

Impressão artística do sistema solar, mostrando os quatro planetas e sua estrela. Crédito da imagem: University of Warwick / Mark Garlick

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Esses quatro planetas fazem parte do HR 8799, um sistema a 135 anos-luz da Terra na constelação de Pégaso. Esses planetas, cada um dos quais pesando mais de cinco vezes a massa de Júpiter, orbitam uma estrela com 30 milhões a 40 milhões de anos.

Agora, os planetas próximos estão travados em um ritmo perfeito, com cada planeta orbitando duas vezes a velocidade do próximo planeta mais externo - de modo que para cada órbita que o planeta mais distante completa, o próximo mais perto completará duas, o seguinte a esse completará quatro, enquanto o mais próximo da estrela completa oito.

Mas assim que sua estrela se tornar uma gigante vermelha, inflando centenas de vezes seu tamanho original, as esferas pesadas serão arremessadas, fora do controle gravitacional da estrela, de acordo com um novo estudo que modelou mudanças para o equilíbrio fino das forças gravitacionais do sistema.

"Os planetas vão se dispersar gravitacionalmente", disse o autor principal Dmitri Veras, físico da Universidade de Warwick, na Inglaterra, em um comunicado. "Em um caso, o planeta mais interno pode ser ejetado do sistema. Ou, em outro caso, o terceiro planeta pode ser ejetado. Ou o segundo e o quarto planetas podem mudar de posição. Qualquer combinação é possível apenas com pequenos ajustes."

Compreender a interação gravitacional entre dois corpos é relativamente simples, uma vez que você conhece as massas, velocidades e posições iniciais dos objetos. Mas adicione um terceiro corpo e a solução simples imediatamente se desfaz. As interações tornam-se tão complexas que, como o matemático francês Henry Poincaré mostrou em 1899, nenhuma equação pode prever as posições dos três corpos em todos os pontos no futuro.

Adicione um quarto e um quinto, como no sistema estelar HR8799, e as interações serão ainda mais complexas. Para entender melhor como esse jogo de pinball planetário pode funcionar, a equipe criou um modelo de computador que os permitiram visualizar as numerosas maneiras muito diferentes dos planetas se espalharem caoticamente, depois que os pesquisadores fizeram apenas pequenos ajustes em suas posições iniciais.

"Eles são tão grandes e tão próximos um do outro que a única coisa que os mantém neste ritmo perfeito agora são as localizações de suas órbitas", disse Veras. "Todos os quatro estão conectados nesta cadeia. Assim que a estrela perder massa, suas localizações se desviarão, então dois deles se espalharão, causando uma reação em cadeia entre os quatro."

O modelo da equipe, juntamente com uma estimativa do tempo restante que a estrela gastará em sua fase atual, prevê que os planetas provavelmente permanecerão bloqueados em seu ato de equilíbrio cósmico pelos próximos 3 bilhões de anos, independentemente de quaisquer efeitos perturbadores de sobrevoos estelares próximos ou forças de maré causadas pelo movimento das galáxias. Mas o show deve acabar eventualmente. Para este sistema planetário, isso acontecerá quando sua estrela se transformar em uma gigante vermelha.

As estrelas são alimentadas pelo processo de fusão nuclear, elas combinam átomos de hidrogênio para formar hélio e, por sua vez, liberam uma enorme quantidade de energia. Mas, quando as estrelas ficam sem hidrogênio, a reação de fusão estala e a queda repentina na atividade resfria o plasma da estrela, diminuindo a pressão térmica e fazendo com que a estrela seja sugada por seu próprio peso.

Essa diminuição repentina no tamanho, por sua vez, reaquece o núcleo da estrela, permitindo-lhe fundir elementos mais pesados ??e fazendo-a inchar para fora, expandindo-se para várias centenas de vezes seu tamanho original. Com o tempo, conforme a estrela fica sem elementos mais pesados para se fundir, ela se desprende de suas camadas externas, deixando para trás seu núcleo branco brilhante, uma anã branca.

Este estágio gigante vermelho significa a ruína dos planetas em pirueta do HR 8799, que se espalharão em todas as direções, desalojando o material dos discos de destroços próximos, discos de poeira e rocha que orbitam estrelas para a atmosfera da estrela. Esse tipo de entulho é de interesse especial para os astrônomos, pois pode oferecer informações sobre as histórias de muitos outros sistemas de anãs brancas.

"Esses planetas se movem ao redor da anã branca em diferentes locais e podem facilmente chutar qualquer entulho que ainda esteja lá na anã branca, poluindo-a", disse Veras. "O sistema planetário HR 8799 representa um antegozo dos sistemas poluídos de anãs brancas que vemos hoje. É uma demonstração do valor de computar os destinos dos sistemas planetários, em vez de apenas observar sua formação."

Os pesquisadores publicaram suas descobertas em 14 de maio na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

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Referência: 

TURNER, Ben. When this star blows, its planets will be turned into enormous pinballs. Live Science, 17, jun. 2021. Disponível em: <http://gaiaciencia.com.br/Publicacao.aspx?id=229652>. Acesso em: 18, jun. 2021.