TRAPPIST-1, uma estrela anã ultrafria localizada a 38,8 anos-luz de distância na constelação de Aquário, hospeda sete planetas. As proporções de período dos pares vizinhos são próximas das proporções 8:5, 5:3, 3:2, 3:2, 4:3 e 3:2 em distância crescente da estrela. Esta configuração compacta e ressonante é um sinal manifesto de migração conduzida por disco; no entanto, o resultado preferido de tal evolução é o estabelecimento de ressonâncias de primeira ordem, não as ressonâncias de alta ordem observadas no sistema interno. O astrônomo do Caltech Gabriele Pichierri e colegas explicam a configuração orbital do sistema TRAPPIST-1 com um modelo que é amplamente independente da migração específica do disco e das eficiências de circularização orbital. Junto com a migração, os dois elementos-chave do modelo da equipe são que a borda interna do disco protoplanetário recuou com o tempo e que o sistema TRAPPIST-1 foi inicialmente separado em dois subsistemas.
Esta impressão artística mostra TRAPPIST-1 e seus planetas refletidos em uma superfície. Crédito da imagem: NASA / R. Hurt / T. Pyle.
“Quando tínhamos apenas nosso próprio Sistema Solar para analisar, poderíamos simplesmente supor que os planetas se formaram nos lugares onde os encontramos hoje”, disse o Dr. Pichierri.
“No entanto, quando descobrimos o primeiro exoplaneta em 1995, tivemos que reconsiderar essa suposição.”
“Estamos desenvolvendo modelos melhores de como os planetas são formados e como eles surgem nas orientações em que os encontramos.”
A maioria dos exoplanetas se forma a partir do disco de gás e poeira ao redor de estrelas recém-formadas e então espera-se que migrem para dentro, aproximando-se do limite interno desse disco.
Isso reúne sistemas planetários que estão muito mais próximos da estrela hospedeira do que é o caso em nosso Sistema Solar.
Na ausência de outros fatores, os planetas tenderão a se espaçar uns dos outros em distâncias características com base em suas massas e forças gravitacionais entre os planetas e sua estrela hospedeira.
“Este é o processo de migração padrão”, disse o Dr. Pichierri.
“As posições dos planetas formam ressonâncias entre seus períodos orbitais. Se você pegar o período orbital de um planeta e então dividi-lo pelo período orbital do planeta vizinho, você obtém uma proporção de inteiros simples, como 3:2.”
Então, por exemplo, se um planeta leva dois dias para orbitar sua estrela, o próximo planeta, mais distante, levará três dias.
Se esse segundo planeta e um terceiro mais distante também estiverem em ressonância 3:2, então o período orbital do terceiro planeta será de 4,5 dias.
“Os planetas exteriores se comportam adequadamente, por assim dizer, com as ressonâncias esperadas mais simples”, disse o Dr. Pichierri.
“Mas as internas têm ressonâncias um pouco mais picantes. A proporção entre as órbitas do planeta b e c é de 8:5, por exemplo, e entre c e d é de 5:3.”
“Essa pequena discrepância no resultado da montagem do TRAPPIST-1 é intrigante e representa uma oportunidade maravilhosa para descobrir em detalhes quais outros processos estavam em jogo em sua montagem.”
“Além disso, acredita-se que a maioria dos sistemas planetários tenha começado nesses estados ressonantes, mas encontraram instabilidades significativas em sua vida útil antes de observá-los hoje.”
“A maioria dos planetas fica instável ou colide uns com os outros, e tudo fica embaralhado. Nosso próprio Sistema Solar, por exemplo, foi afetado por tal instabilidade.”
“Mas sabemos de alguns sistemas que permaneceram estáveis, que são espécimes mais ou menos imaculados.”
“Eles, na verdade, exibem um registro de toda a sua história dinâmica que podemos então tentar reconstruir. TRAPPIST-1 é um deles.”
O desafio então era desenvolver um modelo que pudesse explicar as órbitas dos planetas TRAPPIST-1 e como eles atingiram sua configuração atual.
O modelo resultante sugere que os quatro planetas internos evoluíram inicialmente sozinhos na esperada cadeia de ressonância 3:2.
Foi somente quando o limite interno do disco se expandiu para fora que suas órbitas relaxaram da cadeia 3:2 mais estreita para a configuração que observamos hoje.
O quarto planeta, que originalmente ficava no limite interno do disco, movendo-se para mais longe junto com ele, foi posteriormente empurrado de volta para dentro quando três planetas externos adicionais se juntaram ao sistema planetário em um estágio posterior.
“Ao observar TRAPPIST-1, pudemos testar novas hipóteses interessantes para a evolução dos sistemas planetários”, disse o Dr. Pichierri.
“TRAPPIST-1 é muito interessante porque é muito intrincado; é uma longa cadeia planetária. E é um ótimo exemplar para testar teorias alternativas sobre a formação de sistemas planetários.”
O descobertas aparecer no jornal Astronomia da Natureza.
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G. Pichierri e outros. A formação do sistema TRAPPIST-1 em duas etapas durante a recessão da borda interna do disco. Nat Astronpublicado online em 20 de agosto de 2024; doi: 10.1038/s41550-024-02342-4
Fonte: InfoMoney
