Todos os planetas do sistema solar orbitam o Sol mais ou menos em um plano.

Uma concepção artística dos sete planetas no sistema TRAPPIST-1 que orbitam a estrela em um plano excepcionalmente plano. Os astrônomos usaram a extrema planura do sistema para restringir as propriedades e a evolução do disco protoplanetário. Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. Ferido, IPAC

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Em comparação com a órbita da Terra, que define o plano em zero graus, a órbita com o maior ângulo é a de Mercúrio, cuja inclinação é de 7 graus (o ângulo da órbita do planeta anão Plutão é de 17,2 graus). As características orbitais dos planetas evoluem à medida que o disco protoplanetário de gás e poeira se dissipa e à medida que os próprios planetas jovens migram no disco em resposta às influências gravitacionais mútuas e aos efeitos do material no disco. Os astrônomos reconhecem, portanto, que a aparência orbital de um sistema planetário reflete sua história evolutiva.

O sistema planetário TRAPPIST-1 consiste em sete planetas do tamanho da Terra orbitando uma pequena estrela (com massa de apenas 0,09 massas solares) a cerca de quarenta anos-luz do sol. Detectado pela primeira vez pelos telescópios TRAPPIST, observações de acompanhamento com a câmera IRAC no Spitzer e a missão K2, entre outros, já determinaram as massas planetárias com precisões entre 5-12% e refinaram outras propriedades do sistema. Notavelmente, o sistema é de longe o mais plano conhecido: sua inclinação orbital é de apenas 0,072 graus. Essa planura extrema é potencialmente uma restrição muito importante na formação e evolução do sistema. O sistema também é muito compacto, com o mais distante de seus sete planetas orbitando apenas 0,06 unidades astronômicas da estrela (em nosso sistema solar, Mercúrio orbita mais de cinco vezes mais longe). Em uma configuração tão compacta, as atrações gravitacionais mútuas dos planetas serão influências particularmente importantes em detalhes como as inclinações orbitais

Os astrônomos do CfA Matthew Heising, Dimitar Sasselov, Lars Hernquist e Ana Luisa Tió Humphrey usaram simulação de computador 3D do disco gasoso e planetas para estudar uma gama de modelos de formações possíveis, incluindo vários que foram sugeridos em estudos anteriores. Sabendo que o disco protoestelar gasoso influencia as propriedades de migração dos planetas, os cientistas também estavam particularmente interessados ??em explorar qual poderia ter sido a massa mínima do disco para o sistema TRAPPIST-1. Eles adaptaram o código de computador AREPO, que foi usado com sucesso no passado principalmente para simulações cosmológicas.

Os astrônomos concluem que, de acordo com algumas especulações anteriores, os sete planetas provavelmente se formaram sequencialmente, cada um inicialmente a uma distância da estrela onde a temperatura cai o suficiente para que a água congele, e então migra para dentro, acumulando-se lentamente no caminho e parando quando sua órbita é influenciada pela presença de outros planetas de forma adequada. Apenas uma massa modesta do disco é necessária, cerca de 0,04 massas solares, com os modelos também abordando a distribuição do material dentro do disco e, além disso, os astrônomos pode excluir massas de disco mais de cerca de quinze vezes esse valor. O novo trabalho demonstra como simulações de sistemas planetários podem ser usadas para inferir detalhes notáveis ??sobre como eles se formaram e evoluíram.

Mais informações:

Matthew Z. Heising et al, How Flat Can a Planetary System Get? I. The Case of TRAPPIST-1, The Astrophysical Journal (2021). DOI: 10.3847/1538-4357/abf8a8

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Referência:

The orbital flatness of planetary. Phys Org, 18, out. 2021. Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Disponível em: <https://phys.org/news/2021-10-orbital-flatness-planetary.html>. Acesso em: 18, out. 2021.