Agora sabemos de quase 5.000 planetas fora do sistema solar.

As localizações de 115 candidatos a planetas flutuantes livres na região entre Upper Scorpius e Ophiuchus. Crédito da imagem: Observatório Europeu do Sul, CC BY-SA

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Se você imaginasse como seria em um desses mundos distantes, ou exoplanetas, sua imagem mental provavelmente incluiria uma estrela-mãe, ou mais de uma, especialmente se você for um fã de “Guerra nas Estrelas”.

Mas os cientistas descobriram recentemente que mais planetas do que pensávamos estão flutuando no espaço sozinhos, apagados por um companheiro estelar amigável. Estes são "planetas flutuantes" gelados, ou FFPs. Mas como eles acabaram sozinhos e o que eles podem nos dizer sobre como esses planetas se formaram?

Encontrar mais e mais exoplanetas para estudar, como poderíamos esperar, ampliou nossa compreensão do que é um planeta. Em particular, a linha entre planetas e "anãs marrons", estrelas frias que não podem fundir hidrogênio como outras estrelas, tornou-se cada vez mais indistinta. O que determina se um objeto é um planeta ou uma anã marrom tem sido objeto de debate há muito tempo, é uma questão de massa? Os objetos deixam de ser planetas se estiverem passando por fusão nuclear? Ou a forma como o objeto foi formado é mais importante?

Enquanto cerca de metade das estrelas e anãs marrons existem isoladamente, com o resto em múltiplos sistemas estelares, normalmente pensamos em planetas como objetos subordinados em órbita em torno de uma estrela. Mais recentemente, no entanto, melhorias na tecnologia dos telescópios nos permitiram ver objetos isolados menores e mais frios no espaço, incluindo FFPs, objetos que possuem massa ou temperatura muito baixa para serem considerados anãs marrons.

O que ainda não sabemos é exatamente como esses objetos se formaram. Estrelas e anãs marrons se formam quando uma região de poeira e gás no espaço começa a cair sobre si mesma. Essa região se torna mais densa, então mais e mais material cai sobre ela (devido à gravidade) em um processo apelidado de colapso gravitacional.

Eventualmente, essa bola de gás se torna densa e quente o suficiente para a fusão nuclear começar, hidrogênio queimando no caso de estrelas, deutério (um tipo de hidrogênio com uma partícula adicional, um nêutron, no núcleo) queimando como anãs marrons. Os FFPs podem se formar da mesma maneira, mas nunca ficam grandes o suficiente para que a fusão comece. Também é possível que tal planeta possa começar a vida em órbita, em torno de uma estrela, mas em algum momento seja expulso para o espaço interestelar.

As diferentes características de planetas flutuantes livres, anãs marrons e estrelas de baixa massa. 13 massas de Júpiter são frequentemente usadas para distinguir planetas de anãs marrons. Observe que tamanho e massa são entidades diferentes, as anãs marrons são aproximadamente do tamanho de Júpiter, embora mais massivas. Crédito da imagem: Joanna Barstow

Como identificar um planeta errante

Os planetas rebeldes são difíceis de detectar porque são relativamente pequenos e frios. Sua única fonte de calor interno é a energia remanescente do colapso que resultou em sua formação. Quanto menor o planeta, mais rápido esse calor será irradiado.

Objetos frios no espaço emitem menos luz, e a luz que eles emitem é mais vermelha. Uma estrela como o sol tem seu pico de emissão na faixa visível; o pico para um FFP é, em vez disso, no infravermelho. Como é difícil vê-los diretamente, muitos desses planetas foram encontrados usando o método indireto de "microlente gravitacional", quando uma estrela distante está na posição certa para que sua luz seja gravitacionalmente distorcida pelo FFP.

Imagem de uma nuvem na parte superior de Escorpião. Crédito da imagem: NASA

No entanto, detectar planetas por meio de um evento único e único vem com a desvantagem de nunca mais podermos observar esse planeta novamente. Também não vemos o planeta em contexto com seus ambientes, então estamos perdendo algumas informações vitais.

Para observar os FFPs diretamente, a melhor estratégia é capturá-los enquanto são jovens. Isso significa que ainda há uma quantidade razoável de calor que sobrou de sua formação, então eles estão mais brilhantes. No estudo recente, os pesquisadores fizeram exatamente isso.

A equipe combinou imagens de um grande número de telescópios para encontrar os objetos mais fracos dentro de um grupo de estrelas jovens, em uma região chamada Upper Scorpius.

Eles usaram dados de grandes levantamentos de propósito geral combinados com suas próprias observações mais recentes para gerar mapas visíveis e infravermelhos detalhados da área do céu cobrindo um período de 20 anos. Eles então procuraram por objetos fracos se movendo de uma maneira que indicasse que eram membros do grupo de estrelas (em vez de estrelas de fundo muito mais distantes).

O grupo encontrou entre 70 e 170 FFPs na região do Upper Scorpius, tornando sua amostra a maior diretamente identificada até agora, embora o número tenha uma incerteza significativa.

Planetas rejeitados

Com base em nossa compreensão atual do colapso gravitacional, parece haver muitos FFPs neste grupo de estrelas para que todos tenham se formado dessa maneira. Os autores do estudo concluem que pelo menos 10% deles devem ter começado a vida como parte de um sistema estelar, formando-se em um disco de poeira e poeira ao redor de uma estrela jovem, em vez de um colapso gravitacional. Em algum momento, no entanto, um planeta pode ser ejetado devido a interações com outros planetas. De fato, os autores sugerem que esses planetas "rejeitados" podem ser tão comuns quanto os planetas que estiveram sozinhos desde o início.

Se você está em pânico com a Terra girando de repente nas profundezas do espaço, provavelmente não precisa se preocupar, esses eventos são muito mais prováveis no início da formação de um sistema planetário, quando há muitos planetas lutando por posição. Mas não é impossível, se algo externo a um sistema planetário estabelecido, como outra estrela, desorganizasse as órbitas, um planeta ainda poderia ser separado de sua casa ensolarada.

Embora ainda tenhamos um longo caminho a percorrer para entender completamente esses planetas errantes, estudos como este são valiosos. Os planetas podem ser revisitados para investigações mais detalhadas à medida que novas tecnologias de telescópios se tornam disponíveis, o que pode revelar mais sobre as origens desses mundos estranhos.

Este artigo foi republicado em The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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Referência:

BARSTOW, Joanna. Rogue planets: How wandering bodies in interstellar space ended up on their own. The Conversation, 14, jan. 2022. Disponível em: <https://theconversation.com/rogue-planets-how-wandering-bodies-in-interstellar-space-ended-up-on-their-own-174622>. Acesso em: 22, fev. 2022.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.