Padrões ocultos nas órbitas de Júpiteres quentes revelam seu passado secreto.

O primeiro planeta já descoberto orbitando outra estrela foi detectado em 1995 e pertencia a uma classe agora conhecida como " Júpiteres quentes ". Esses exoplanetas têm massa comparável à de Júpiter, mas orbitam suas estrelas em apenas alguns dias. Os cientistas agora acreditam que os Júpiteres quentes se formaram originalmente longe de suas estrelas, de forma semelhante a Júpiter em nosso Sistema Solar, e posteriormente se moveram em direção ao centro do sistema solar.

Um novo método baseado em análise temporal revela que alguns Júpiteres quentes seguiram uma trajetória calma, impulsionada pelo disco, em direção às suas estrelas, em vez de uma trajetória caótica. Suas órbitas ordenadas e vizinhanças planetárias estáveis ​​preservam pistas sobre suas origens. Crédito: SciTechaily.com 

Dois processos principais foram propostos para explicar essa jornada:(1) migração de alta excentricidade, onde as interações gravitacionais com outros objetos distorcem a órbita de um planeta antes que as forças de maré perto da estrela a tornem gradualmente circular; e (2) migração de disco, na qual um planeta espirala lentamente para dentro enquanto está imerso no disco protoplanetário de gás e poeira.

Por que os caminhos migratórios são difíceis de identificar?

Determinar qual rota de migração um Júpiter quente específico seguiu tem se mostrado difícil. Durante a migração de alta excentricidade, perturbações gravitacionais podem inclinar a órbita de um planeta em relação à rotação de sua estrela, criando um desalinhamento mensurável. Com o tempo, no entanto, as forças de maré podem reduzir ou eliminar essa inclinação. Devido a esse efeito, mesmo uma órbita bem alinhada não garante que um planeta tenha se formado por meio da migração do disco solar. Por anos, os astrônomos não dispunham de um método observacional confiável para distinguir entre esses dois cenários.

Uma nova maneira de testar a migração planetária

Para superar essa limitação, uma equipe de pesquisa liderada pelo estudante de doutorado Yugo Kawai e pelo professor assistente Akihiko Fukui, da Escola de Pós-Graduação em Artes e Ciências da Universidade de Tóquio, introduziu uma nova abordagem observacional que se concentra no momento da própria migração de alta excentricidade.

Nesse processo, um planeta inicialmente segue uma órbita altamente alongada antes que repetidas aproximações à sua estrela permitam que as forças de maré a arredondem. A duração dessa circularização depende de fatores como a massa do planeta, seu período orbital e a intensidade das interações de maré. Se um Júpiter quente se formou por meio de migração de alta excentricidade, esse processo deve ter se concluído durante a vida útil do sistema planetário. Quando os pesquisadores calcularam os tempos de circularização para mais de 500 Júpiteres quentes conhecidos, encontraram cerca de 30 planetas que não atendem a esse requisito — eles possuem órbitas circulares apesar de tempos de circularização maiores que a idade de seus sistemas.

Sinais de uma migração de disco tranquila

Esses planetas também apresentam outras características esperadas da migração de disco. Suas órbitas estão alinhadas com as de suas estrelas hospedeiras, sugerindo uma jornada suave em direção ao interior do disco, em vez de uma violenta reorganização gravitacional. Vários desses Júpiteres quentes também fazem parte de sistemas multiplanetários. É improvável que tais sistemas sobrevivam à migração de alta excentricidade, que frequentemente desestabiliza ou ejeta planetas vizinhos.

O que esses planetas podem nos dizer a seguir

Encontrar planetas que ainda conservam vestígios de como se moveram em seus sistemas é essencial para entendermos como os sistemas planetários se desenvolvem. Estudos futuros de suas atmosferas e composições químicas podem revelar onde, no disco solar, eles se formaram originalmente, oferecendo novas perspectivas sobre as origens e a evolução dos Júpiteres quentes.

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