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Um novo esquema de classificação agrupa sistemas exoplanetários semelhantes para ajudar os cientistas a compreender melhor a formação planetária —, incluindo a história da nossa própria família de mundos.
Os astrônomos descobriram mais de 300 sistemas exoplanetários que possuem três ou mais planetas conhecidos. A maioria destes planetas são aproximadamente do mesmo tamanho e espaçados juntos, ganhando o apelido de “ervilhas em um pod.” Eles também orbitam perto de suas estrelas, em muitos casos mais perto do que Mercúrio está do Sol.
Nosso sistema solar, em contraste, parece ser diferente.
“[Os cientistas planetários] pensaram que o nosso sistema solar não é padrão nos seus espaçamentos,” diz a astrónoma Juliette Becker, da Universidade de Wisconsin-Madison. Em particular, os planetas rochosos não estão tão próximos uns dos outros como em outros sistemas, há uma grande lacuna (o cinturão principal) entre Marte e Júpiter, e os planetas gigantes também não estão muito próximos.
Mas a novo estudo por Becker e uma equipe de pesquisadores sugere que o nosso sistema solar é tão incomum como se pensava anteriormente. O estudo, publicado em O Astronomical Journalé o primeiro a usar o catálogo inteiro de exoplanetas para examinar a arquitetura de sistemas planetários.
Como ervilhas em uma vagem
Para classificar os sistemas planetários em grupos, a equipa examinou os tamanhos dos exoplanetas e as suas razões de período — o número de dias que um determinado planeta leva para orbitar a sua estrela dividido pelo número de dias que leva o planeta mais próximo da estrela para orbitar — como uma medida de quão perto os mundos estão um do outro.
No total, cerca de 80 por cento dos sistemas com três ou mais planetas se encaixam na categoria ervilhas em um vagem.
“Não existe um critério rigoroso para [se] algo é ou é ervilhas numa vagem,” diz Becker.
A equipe considerou os sistemas como ervilhas em uma vagem, mesmo que seus planetas não estejam perfeitamente espaçados. Por exemplo, Kepler-11 tem seis planetas conhecidos que completam uma órbita em torno de sua estrela em cerca de 10, 13, 23, 32, 47 e 118 dias (razões de períodos de 1,3, 1,7, 1,4, 1,5 e 2,5, respectivamente). Em nosso sistema solar, Mercúrio, Vênus, Terra e Marte têm proporções de período de cerca de 2,6, 1,6 e 1,9, respectivamente.
No geral, o estudo mostrou que o nosso sistema solar se encaixa razoavelmente bem na categoria teamilits ervilhas em um vagem.
Linha divisória
Alguns sistemas ervilha-em-um-pod também têm planetas exteriores como o nosso sistema solar. Decidir sobre uma regra para designar regiões internas e externas foi fácil, mas a equipe classificou os planetas externos como aqueles que levam mais de 130 dias para orbitar suas estrelas e são separados por razões de período maiores que 5.
Essas condições duplas classificaram alguns planetas em regiões internas, apesar de estarem separados por grandes lacunas. Os pesquisadores chamaram esses sistemas de ervilhas em uma vagem. Kepler-62 é um exemplo, com cinco planetas que levam cerca de 6, 12, 18, 122 e 267 dias para orbitar sua estrela (razões de períodos de 2,2, 1,5, 6,7 e 2,2, respectivamente).
“” Possivelmente algumas dessas lacunas são planetas que detectamos ainda, diz o cientista planetário André Izidoro, da Universidade Rice, que esteve envolvido no estudo.
Alguns dos sistemas de um e dois planetas que a equipe categorizou também poderiam ter mais planetas menores do que Júpiter e, portanto, eventualmente serem reatribuídos à categoria ervilhas em um vagem.
A equipe também criou uma categoria separada chamada sistemas Jupiter“quentes ” para aqueles que têm planetas maiores do que Júpiter nas regiões internas com planetas menores. A distinção adicional foi explicar a maior variabilidade nestas massas e razões de período dos planetas’.
No geral, a equipe foi capaz de classificar cerca de 97 por cento dos sistemas planetários com três ou mais planetas. O esquema de classificação também é amplo o suficiente para incluir planetas menores que poderiam ser descobertos com telescópios mais poderosos no futuro.
Arquitetura da formação planetária
O novo esquema de classificação também é útil para entender como os sistemas planetários evoluem. Por exemplo, a equipe foi capaz de distinguir os sistemas ervilha-em-um-pod dos sistemas de Júpiter quente.
“Este é um passo importante na tentativa de entender como esses sistemas planetários chegam a essas arquiteturas preferidas [ervilhas em um pod],” diz o cientista planetário Darryl Seligman, da Michigan State University, que não esteve envolvido no estudo. “Talvez os Júpiteres quentes impeçam isso.”
As ervilhas em uma vagem, com seus planetas de tamanho semelhante, também podem implicar um processo físico comum de como seus planetas cresceram a partir de grãos de poeira. No processo, tais sistemas podem ter experimentado colisões e crescimento adicional.
“O que é surpreendente sobre estes sistemas é que, mesmo que experimentem instabilidades, ainda podem preservar os seus arranjos ervilha-em-um-pod como vimos em simulações,” diz Izidoro.
Dividir sistemas em grupos também tem a vantagem de identificar outliers, o que pode atrair pesquisadores a pensar sobre o processo único pelo qual os planetas se formam e evoluem.
Por exemplo, TRAPPIST-1 e Kepler-42 são sistemas de ervilhas em miniatura, este último com planetas que completam uma órbita em menos de dois dias.
“Quebrar um esquema de classificação é por vezes o que impulsiona a ciência,” diz Seligman.
Muito esforço foi colocado em classificar os quase 6.000 exoplanetas descobertos até o momento por tamanho e período orbital. Mas examinar seus sistemas como objetos tem sido limitado.
“Itilits realmente é muito difícil conseguir planetas suficientes para começar a construir categorias e tentar entender quais são os agrupamentos de planetas que existem,” diz Becker. “Estamos realmente em um momento emocionante.”
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