Como os gigantes gasosos foram formados e se o Planeta Nove existe - tentando responder a essas perguntas
Sobre o que é o novo estudo?
Segundo os autores, este estudo ajudaráentender como planetas como a Terra se formaram. E as suas descobertas também sugerem que existe um quinto gigante gasoso, que está escondido a uma distância de 80,5 mil milhões de quilómetros do nosso planeta.
Como os cientistas exploram os planetas?
Estrelas emergem de enormes nuvens rodopiantesgás espacial e poeira. Depois que nosso Sol se iluminou, o sistema solar primitivo ainda estava cheio de um disco gasoso primordial que desempenhou um papel importante na formação e evolução dos planetas, incluindo os gigantes gasosos.
No final do século 20, os cientistas acreditavam que os gigantes gasosos Júpiter e Saturno giravam originalmente em torno do Sol em órbitas pequenas e suaves. Mas não ficou claro por que as órbitas tinham esse formato específico.
Em 2005, uma equipe internacional de cientistasofereceu uma resposta a esta pergunta: eles desenvolveram o modelo de Nice. Segundo ela, houve instabilidade entre esses planetas - um conjunto caótico de interações gravitacionais, como resultado da formação de tais órbitas.
O modelo de Nice ainda é relevanteteoria, mas nos últimos 17 anos, os cientistas têm novas questões. Por exemplo, a instabilidade do gigante gasoso foi originalmente pensada como tendo ocorrido centenas de milhões de anos após a dispersão do disco gasoso primordial que deu origem ao sistema solar. Mas há novas evidências de que isso aconteceu antes. Também levanta novas questões sobre como o sistema solar interno, que contém a Terra, evoluiu.
O que os autores do novo trabalho decidiram fazer?
Os autores do novo trabalho sugeriram anteriormente queos gigantes gasosos do sistema solar têm órbitas tão suaves porque o disco de gás primordial evaporou. Isso poderia explicar por que os planetas se espalharam em órbitas muito mais cedo do que o modelo de Nice originalmente sugerido, e talvez até mesmo sem a instabilidade que os empurrou para lá.
“Tivemos a ideia de que planetas gigantes,Talvez eles pudessem se mover e se espalhar devido ao efeito “rebote”. à medida que o disco se dissipa. Podem nunca ter sido instáveis”, disse Sean Raymond, da Universidade de Bordéus, em França. Em seguida, os autores propuseram primeiro a ideia do efeito “salto” e criaram uma simulação para ele de todos os discos gasosos e grandes exoplanetas.
“A situação em nosso sistema solar é um pouco diferente,porque Júpiter, Saturno, Urano e Netuno estão localizados em órbitas mais amplas, disse Beibei Liu, pesquisador da Universidade de Zhejiang, na China. “Percebemos que esse fenômeno poderia ser explicado se o disco de gás se dispersasse de dentro para fora.”
A equipa descobriu que esta dispersão de dentro para fora era uma causa natural de instabilidade no modelo de Nice. Como resultado, os autores ficaram convencidos da relevância do modelo de Nice.
Como os autores mudaram o modelo estabelecido?
A situação que estava no início da instabilidade, emO modelo dos autores parece o mesmo. Ainda contém o Sol nascente, rodeado por uma nuvem de gás e poeira. E vários jovens gigantes gasosos que orbitam a estrela nesta nuvem.
Os pesquisadores observam que todos os sistemas solaresformado em um disco de gás e poeira. Este é um subproduto natural de como as estrelas se formam. Mas quando o Sol brilhou, ele começou a queimar seu combustível nuclear e a gerar luz solar, aquecendo o disco e expelindo-o por dentro.
Isso criou um buraco crescente na nuvem de gás ao redorSol. À medida que o buraco crescia, sua borda passava pelas órbitas de cada um dos gigantes gasosos. De acordo com as simulações de computador da equipe, essa transição com uma probabilidade muito alta levou à própria instabilidade do planeta gigante. O processo de mover esses grandes planetas para suas órbitas atuais também é anterior à linha do tempo original do modelo Nice de centenas de milhões de anos.
“A instabilidade ocorre mais cedo, quando o disco gasoso do Sol se dissipa. Deve ocorrer de alguns milhões de anos a 10 milhões de anos após o nascimento do sistema solar”, disse Liu.
O novo modelo também leva à misturamaterial dos sistemas solares externos e internos. A geoquímica da Terra sugere que tal mistura deve ter ocorrido enquanto nosso planeta ainda estava em processo de formação.
“Este processo vai realmente agitar o interioro sistema solar, e a Terra pode vir apenas dele”, disse Jacobson, “isso é bastante consistente com as observações”. Segundo a equipe, seu próximo objetivo é estudar a conexão entre a instabilidade e a formação da Terra.
Como surgiu o planeta desconhecido?
Jacobson disse que seu trabalho aborda uma das questões mais populares sobre o nosso sistema solar: quantos planetas existem. Atualmente a resposta é oito.
Os autores observam que o modelo de Nice funcionou um poucomelhor, dado que havia cinco gigantes gasosos no início do sistema solar, em vez de quatro. Esta é uma dica sobre o Planeta Nove, sobre o qual os cientistas têm discutido ativamente nos últimos anos. De acordo com o modelo, este planeta extra foi ejetado do nosso sistema solar durante a instabilidade.
Mas em 2015, pesquisadores da CalifórniaInstitute of Technology encontraram evidências de que um planeta ainda não descoberto pode existir nos arredores do sistema solar, a cerca de 80,5 bilhões de km do Sol.
Ainda não há evidências concretas de queeste planeta hipotético – apelidado de Planeta X ou Planeta Nove – ou o planeta adicional do modelo de Nice realmente existe. No entanto, todos esses objetos podem ser a mesma coisa.
Jacobson e seus colegas não conseguiram responder a essa pergunta diretamente com suas simulações, mas vão testar se seu modelo funciona melhor para quatro ou cinco gigantes gasosos.
De qualquer forma, a humanidade deverá em breve recebera resposta a esta pergunta. O Observatório Vera Rubin, programado para entrar em operação no final de 2023, deverá detectar o Planeta Nove, se ele existir. O instrumento está planejado para estudar microlentes fracas no espaço profundo, bem como pequenos corpos no Sistema Solar.
Os astrônomos realizaram cálculos que mostraram queO telescópio será capaz de detectar pelo menos várias dessas explosões por ano. Neste caso, os cientistas poderão confirmar que o Planeta Nove é um buraco negro e determinar ainda mais os seus parâmetros orbitais.
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