Astrônomos descobrem o que torna planeta um gigante gasoso

Há décadas, a discussão sobre como se formam exoplanetas considerados gigantes gasosos está presente na comunidade científica. Um novo estudo parece ter encontrado a resposta. Segundo pesquisadores da Universidade da Califórnia em San Diego(UC San Diego), eles se desenvolvem por acreção de núcleo, o mesmo processo responsável pelo crescimento dos colossais de gás do nosso Sistema Solar, Júpiter e Saturno. 

Com o auxílio do telescópio James Webb (JWST), os cientistas estudaram o sistema estelar HR 8799, um versão mais jovem e mais massiva do Sistema Solar onde estamos. Os resultados da pesquisa foram publicados nesta segunda-feira (9/2) na revista científica Nature Astronomy.

As investigações detectaram a presença de enxofre em um dos gigantes gasosos, um sinal forte de que o planeta se formou por acreção de núcleo. Isso porque o elemento só é encontrado em ambientes com sólidos, como gelo e rocha, o que indica a presença de um núcleo duro.

Entre os cientistas, há duas teorias que explicam o nascimento de gigantes gasosos:

A acreção de núcleo, que ocorre quando primeiro nasce um núcleo sólido e, a partir do crescimento dele, o gás ao redor do disco da estrela é puxado para formar o planeta;

A instabilidade gravitacional, quando o disco de gás em volta da estrela fica instável e suas partes colapsam, formado corpos celestes enormes — esse modelo é mais parecido com o nascimento de anãs marrons (estrelas “falhadas”).

Crescimento de gigantes gasosos

O alvo do estudo foi o sistema estelar HR 8799, localizado a 133 anos-luz da Terra e considerado uma versão ampliada do nosso Sistema Solar. Ele conta com a presença de quatro gigantes gasosos, com massas de cinco a dez vezes maiores do que Júpiter.

Além disso, o fato dos planetas orbitarem uma estrela a uma distância extrema também chamou atenção. O modelo atual de crescimento planetário aponta que corpos celestes gigantes não teriam tempo para crescer por acreção de núcleo antes do disco em volta da estrela sumir.

O telescópio James Webb foi essencial para a investigação. Além de analisar a luz dos planetas separada do brilho das estrelas, ele consegue fazer a análise da composição química planetária com precisão e detectar moléculas raras nas atmosferas dos corpos. 

Ao invés de procurar moléculas voláteis, que tinham a possibilidade de vir de outros lugares, os cientistas buscaram por elementos refratários, resistentes e com capacidade de manter suas propriedades físicas e químicas, como o enxofre.

A procura resultou em pistas claras de enxofre no terceiro planeta do sistema estelar, o HR 8799 c — os pesquisadores acreditam que ele está presente nos outros exemplares também. A presença de elementos mais pesados que os da estrela, como carbono e oxigênio, também é mais um indicativo que os corpos se formaram com planetas. 

“Com a detecção de enxofre, podemos inferir que os planetas do sistema HR 8799 provavelmente se formaram de maneira semelhante a Júpiter, apesar de serem de cinco a dez vezes mais massivos, o que foi inesperado”, afirma o primeiro coautor do artigo, Jean-Baptiste Ruffio, em comunicado.

Apesar do achado mostrar que o modelo clássico de formação planetária não está errado, os cientistas apontam que ele precisa ser atualizado. 

“Existem muitos modelos de formação planetária a serem considerados. Acho que isso demonstra que os modelos mais antigos de acreção de núcleo estão desatualizados. E, dentre os modelos mais recentes, estamos analisando aqueles em que gigantes gasosos podem formar núcleos sólidos muito distantes de suas estrelas”, diz um dos coautores do artigo, Quinn Konopacky, professor da UC San Diego.

Os especialistas também recomendam a realização de novos estudos para entender qual o tamanho máximo para o objeto ser considerado um planeta.