Planetas gigantes flutuantes podem formar seus próprios sistemas planetários

Uma nova pesquisa  da Universidade de St. Andrews descobriu que planetas gigantes flutuantes têm o potencial de formar seus próprios sistemas planetários em miniatura sem a necessidade de uma estrela.

Imagem gerada por IA de um jovem objeto de massa planetária flutuante cercado por um disco empoeirado 

Em descobertas publicadas hoje, utilizando observações do Telescópio Espacial James Webb (JWST), pesquisadores investigaram objetos jovens isolados com massas de 5 a 10 vezes a massa de Júpiter. Esses objetos são comparáveis a planetas gigantes em suas propriedades, mas, ao contrário destes, não orbitam uma estrela; em vez disso, flutuam livremente no espaço.

Planetas flutuantes são difíceis de observar, pois são muito tênues e irradiam principalmente no infravermelho. No entanto, eles contêm a chave para questões importantes em astrofísica. Pesquisas atuais sugerem que estes são os objetos de menor massa formados como estrelas a partir do colapso de nuvens gigantes de gás.

Ao contrário das estrelas, elas não acumulam massa suficiente para iniciar reações de fusão em seus núcleos. Em teoria, também é possível que algumas delas se formem de forma comparável à dos planetas, orbitando uma estrela e, posteriormente, sejam ejetadas de seus berçários planetários.

Pesquisadores da Escola de Física e Astronomia, juntamente com coautores dos EUA, Itália, Irlanda, Inglaterra e Portugal, observaram oito desses objetos, todos muito jovens, para entender melhor sua infância. Eles utilizaram dois instrumentos a bordo do Telescópio Espacial James Webb, o maior telescópio espacial já construído, equipado com instrumentos infravermelhos extremamente sensíveis. Foram analisadas observações espectroscópicas detalhadas desses objetos, com cobertura e sensibilidade espectrais sem precedentes, de agosto a outubro de 2024.

Este novo trabalho caracteriza esses objetos em profundidade e confirma que eles têm massas aproximadamente do mesmo tamanho que Júpiter. Seis deles apresentam excesso de emissão no infravermelho causado por poeira quente em sua vizinhança imediata. Este é o sinal característico dos discos, estruturas achatadas que são os berços dos planetas.

As observações também mostram emissão de grãos de silicato nos discos, com sinais claros de crescimento de poeira e cristalização – os primeiros passos típicos na formação de planetas rochosos. A emissão de silicato já foi encontrada em estrelas e anãs marrons, mas esta é a primeira detecção em objetos com massa planetária. Este trabalho baseia-se em um artigo publicado anteriormente pela Universidade de St. Andrews, que mostra que discos ao redor de objetos com massa planetária flutuantes podem durar vários milhões de anos, tempo suficiente para formar planetas. 

O Dr. Aleks Scholz, pesquisador principal do projeto, afirmou: “Em conjunto, esses estudos mostram que objetos com massas comparáveis às de planetas gigantes têm o potencial de formar seus próprios sistemas planetários em miniatura. Esses sistemas poderiam ser como o sistema solar, apenas reduzidos em um fator de 100 ou mais em massa e tamanho. Resta saber se tais sistemas realmente existem ou não.”

A autora principal, Dra. Belinda Damian, da Universidade de St. Andrews, afirmou: “Essas descobertas mostram que os blocos de construção para a formação de planetas podem ser encontrados até mesmo em torno de objetos pouco maiores que Júpiter, que se deslocam sozinhos no espaço. Isso significa que a formação de sistemas planetários não é exclusiva de estrelas, mas pode também ocorrer em torno de mundos solitários sem estrelas.”

Universidade de St. Andrews