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Astrônomos tentam explicar planetas extrassolares com órbita retrógrada

Astrônomos tentam explicar planetas extrassolares com órbita retrógrada
A vantagem do novo modelo é que ele salva a teoria de formação planetária atual, uma vez que os planetas poderiam se formar do disco protoplanetário, girando no mesmo sentido da estrela e, só mais tarde, inverterem sua órbita. [Imagem: Lynette Cook]

Órbitas retrógradas

Há pouco mais de um ano, astrônomos descobriram exoplanetas com órbitas retrógradas, ou seja, que giram na direção contrária à rotação de suas estrelas.

Isso veio contrariar frontalmente a teoria corrente de formação estelar e planetária, que propõe que os planetas se formam a partir do disco de poeira do qual a própria estrela se formou - logo, os planetas deveriam sempre girar na mesma direção da estrela.

"Esta é uma verdadeira bomba que estamos lançando sobre o campo dos exoplanetas," disse na época Amaury Triaud, um dos responsáveis pela descoberta.

"Maluquice estranha"

Agora, uma equipe coordenada pelo astrofísico Frederic A. Rasio, da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos, elaborou o primeiro modelo que tenta explicar não apenas as órbitas retrógradas, mas também o fato de que a órbita de alguns exoplanetas é inclinada, ou seja, não forma um plano com o equador da estrela.

"Isso é realmente estranho, e é ainda mais estranho porque o planeta gira próximo demais da estrela", disse Rasio "Como pode um girar em uma direção e o outro girar exatamente ao contrário? É uma maluquice. Isso obviamente viola o nosso entendimento mais básico da formação dos planetas e estrelas."

Tentativas anteriores de explicar o fenômeno pela influência de outras estrelas - em sistemas binários e até ternários - não obtiveram sucesso.

Usando simulações em computador, Rasio e seus colegas acreditam ter encontrado uma explicação para essas "maluquices".

Mecânica orbital

A chave, segundo eles, está em perturbações gravitacionais produzidas por um planeta do mesmo sistema, mas muito mais distante.

"Uma vez que se tenha mais do que um planeta, esses planetas perturbam gravitacionalmente uns aos outros," disse Rasio. "Isso é interessante porque significa que a órbita em que foram formados não necessariamente será a órbita na qual eles vão ficar para sempre. Estas perturbações mútuas podem alterar as órbitas, como vemos nesses sistemas extra-solares".

A física que a equipe usou para resolver o problema é basicamente a mecânica orbital, o mesmo tipo de física que a NASA usa para calcular a órbita das sondas espaciais enviadas através do Sistema Solar.

"É a mesma física, mas ninguém havia percebido que ela poderia explicar os planetas do tipo Júpiter quente e as órbitas retrógradas," diz Rasio.

Modelo planetário

Em seu modelo, os pesquisadores supõem uma estrela semelhante ao Sol e um sistema com dois planetas.

O planeta mais interno é um gigante gasoso semelhante a Júpiter que, inicialmente, está longe da estrela, onde se acredita que planetas tipo Júpiter se formem.

O planeta exterior também é bastante grande e está mais distante da estrela do que o primeiro. Ele interage com o planeta interior, perturbando sua órbita, fazendo oscilar todo o sistema.

Os efeitos sobre o planeta mais interno são fracos, mas eles se acumulam ao longo de um período muito longo de tempo, resultando em duas mudanças significativas no sistema: o gigante gasoso interior se aproxima muito da estrela e sua órbita assume a direção oposta do giro da estrela.

Efeitos de maré

As mudanças ocorrem, de acordo com o modelo, porque as duas órbitas estão trocando momento angular, e o planeta interior perde energia através de fortes efeitos de maré.

O acoplamento gravitacional entre os dois planetas faz com que o planeta mais interno entre em uma órbita excêntrica, em forma de agulha.

Ele precisa perder uma grande quantidade de momento angular, o que ele faz por transferindo-o para o planeta exterior.

A órbita do planeta mais interno encolhe gradualmente porque a energia é dissipada através das marés, que o atraem para mais perto da estrela, transformando-o em um Júpiter quente.

"No processo, a órbita do planeta pode virar," dizem os cientistas. Isso significa que o planeta irá alterando gradualmente sua órbita, passando por uma órbita polar e, finalmente, assumir uma órbita retrógrada.

Validação do modelo

Para validar o modelo, novas observações astronômicas deverão encontrar planetas com amplas e variadas inclinações, ao longo de seu caminho para uma órbita invertida.

Além, é claro, dos necessários companheiros desses "planetas invertidos", os causadores da inversão de sua órbita.

A vantagem do novo modelo é que ele salva a teoria de formação planetária atual, uma vez que os planetas poderiam se formar do disco protoplanetário, girando no mesmo sentido da estrela e, só mais tarde, inverterem sua órbita.

Bibliografia:

Hot Jupiters from secular planet-planet interactions
Smadar Naoz, Will M. Farr, Yoram Lithwick, Frederic A. Rasio, Jean Teyssandier
Nature
11 May 2011
Vol.: 473, Pages: 187-189
DOI: 10.1038/nature10076




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