A formação de super-Terras é limitada em torno de estrelas pobres em metais

Astrónomos apresentaram, num novo estudo, novas evidências no que respeita aos limites da formação planetária, descobrindo que, a partir de um certo ponto, os planetas maiores do que a Terra têm dificuldade em formar-se perto de estrelas de baixa metalicidade.

Ao estudarem minuciosamente a forma como as estrelas interagem com a matéria, os cientistas podem recuar até aos primórdios do Universo. Crédito: Getty Images 

Usando o Sol como referência, os astrónomos podem medir quando uma estrela se formou determinando a sua metalicidade, ou o nível de elementos pesados presentes no seu interior. As estrelas ou nebulosas ricas em metais formaram-se há relativamente pouco tempo, enquanto os objetos pobres em metais estiveram provavelmente presentes durante o início do Universo.

Estudos anteriores encontraram uma ligação fraca entre as taxas de metalicidade e a formação de planetas, observando que à medida que a metalicidade de uma estrela diminui, também diminui a formação planetária para certas populações de planetas, como sub-Saturnos ou sub-Neptunos.

No entanto, este trabalho é o primeiro a observar que, de acordo com as teorias atuais, a formação de super-Terras perto de estrelas pobres em metais se torna significativamente mais difícil, sugerindo um limite estrito para as condições necessárias para a sua formação, disse a autora principal Kiersten Boley, que recentemente obteve o seu doutoramento em astronomia na Universidade do Estado do Ohio, nos EUA.

"Ao longo do ciclo de vida das estrelas, enriquecem o espaço circundante até terem metais ou ferro suficientes para formar planetas", disse Boley. "Mas mesmo para estrelas com menor metalicidade, pensava-se que o número de planetas que poderiam ser formados nunca chegaria a zero".

Outros estudos postulavam que a formação planetária na Via Láctea deveria começar quando as estrelas se situam entre -2,5 e -0,5 de metalicidade (valores em comparação com o Sol - valores negativos implicam que as estrelas são mais pobres em metais do que a nossa estrela natal), mas até agora essa teoria não tinha sido provada.

Para testar esta previsão, a equipa desenvolveu e depois pesquisou um catálogo de 10.000 das estrelas mais pobres em metais observadas pela missão TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA. Se correta, a extrapolação das tendências conhecidas para procurar planetas pequenos e de curto período em torno de uma região de 85.000 estrelas pobres em metais tê-los-ia levado a descobrir cerca de 68 super-Terras.

Surpreendentemente, os investigadores deste trabalho não detetaram nenhuma, disse Boley. "Encontrámos essencialmente um 'penhasco' onde esperávamos ver uma inclinação lenta ou gradual", disse. "As taxas de ocorrência esperadas não coincidem de todo".

O estudo foi publicado na revista The Astronomical Journal.

Este 'penhasco', que fornece aos cientistas um período de tempo durante o qual a metalicidade era demasiado baixa para a formação de planetas, estende-se até cerca de metade da idade do Universo, o que significa que as super-Terras não se formaram no início da sua história. "Há sete mil milhões de anos é provavelmente o ponto ideal onde começamos a ver um pouco de formação de super-Terras", disse Boley.

Além disso, como a maioria das estrelas formadas antes dessa era têm metalicidades baixas e teriam de esperar que a Via Láctea fosse enriquecida por gerações de estrelas moribundas para criar as condições adequadas para a formação planetária, os resultados propõem com sucesso um limite superior para o número e distribuição de pequenos planetas na nossa Galáxia.

"Num tipo estelar semelhante ao da nossa amostra, sabemos agora que não devemos esperar que a formação de planetas seja abundante quando se passa a região de metalicidade -0,5", disse Boley. "É surpreendente, porque agora temos dados que mostram isso".

O que também é surpreendente são as implicações do estudo para aqueles que procuram vida para lá da Terra, uma vez que uma compreensão mais precisa das complexidades da formação planetária pode fornecer aos cientistas conhecimentos pormenorizados sobre os locais do Universo onde a vida poderá ter florescido.

"Não se quer procurar em áreas onde a vida não seria propícia ou em áreas onde nem sequer se pensa encontrar um planeta", disse Boley. "Há uma infinidade de perguntas que podemos fazer se soubermos estas coisas".

Estas investigações podem incluir determinar se estes exoplanetas contêm água, o tamanho do seu núcleo e se desenvolveram um forte campo magnético, todas condições conducentes à formação de vida.

Para aplicar o seu trabalho a outros processos de formação planetária, a equipa terá provavelmente de estudar diferentes tipos de super-Terras durante períodos mais longos do que os atuais. Felizmente, observações futuras poderão ser conseguidas com a ajuda de próximos projetos como o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA e a missão PLATO da ESA, que irão alargar a procura de planetas terrestres em zonas habitáveis como a nossa.

"Esses instrumentos serão realmente vitais para descobrir quantos planetas existem e para obter o maior número possível de observações de acompanhamento", disse Boley.

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