Quando se trata de formação de planetas, os astrônomos há muito adotam o que Cassandra Hall, astrônoma do Centro de Simulação Física da Universidade da Geórgia, chama de abordagem “de baixo para cima”: gases e poeira orbitando uma estrela jovem acumulam-se lentamente ao longo do caminho. milhões de anos. Sua gravidade o transforma em um corpo redondo.

Mas a descoberta feita pela Dra. Hall e seus colegas, Foi publicado na Nature este mêssugerindo que o quadro pode ser mais complexo.

Num sistema estelar a 508 anos-luz da Terra, os investigadores encontraram condições que apoiam uma abordagem alternativa “de cima para baixo” para a formação de planetas, na qual o material fértil que orbita uma estrela jovem colapsa rapidamente num planeta. Este mecanismo, conhecido como instabilidade gravitacional, poderia explicar a existência de mundos massivos e misteriosos, conhecidos por seguirem órbitas amplas em torno de estrelas relativamente pequenas.

“Não havia nenhuma evidência real e conclusiva de que isso tivesse acontecido antes”, escreveu o Dr. Hall em um e-mail. “Encontramos!”

A matéria cósmica que orbita uma estrela jovem está repleta de potencial que pode ajudar a formar planetas. Este material é conhecido como disco protoplanetário e geralmente gira devido à gravidade da estrela hospedeira. Mas se este disco se tornar suficientemente grande, poderá ser afetado pela sua própria gravidade, fazendo com que o sistema estelar nascente se torne instável. Áreas de maior densidade aparecem no disco na forma de braços espirais, semelhantes ao formato das nuvens em rotação nos furacões.

“A estrela será como o olho da tempestade”, disse Jess Speedie, estudante de pós-graduação da Universidade de Victoria, no Canadá, que liderou o estudo sob a supervisão do astrofísico Rubing Dong.

De acordo com Speedy, se esses braços conseguirem extrair material suficiente, eles poderão se dividir em aglomerados, que por sua vez poderão colapsar em gigantescos planetas gasosos. Isto pode acontecer em apenas algumas centenas de anos, em vez dos milhões de anos previstos para a abordagem “de baixo para cima” conhecida como acreção central.

“Essas duas teorias estão em uma batalha na astronomia há algum tempo. Encontrámos, pela primeira vez, evidências conclusivas de que um caminho de instabilidade gravitacional é possível”, disse Speedie.

Os discos gravitacionalmente instáveis ​​podem ser os úteros de planetas massivos que estão demasiado longe das suas estrelas hospedeiras para serem explicados pela acreção do núcleo. Em 2022, os astrónomos poderão determinar se estes planetas são capazes de se expandir ou contrair. Foi relatado A descoberta de um protoplaneta com nove vezes a massa de Júpiter orbitando a estrela AB Aurigae, uma estrela que tem apenas quatro milhões de anos. O planeta estava a formar-se a uma distância de 14,6 mil milhões de quilómetros da estrela – mais do dobro da distância entre o nosso Sol e Plutão.

Planetas semelhantes foram encontrados em outros lugares. “É quase impossível explicar a sua formação por um processo 'de baixo para cima'”, diz o Dr. Hall. “Não deveria haver material sólido suficiente para formar estes objetos pelo modelo básico de acreção.”

Na década de 1980, os astrónomos propuseram a ideia de que a instabilidade gravitacional poderia dar origem a estes planetas não convencionais. Mas eles não conseguiram encontrar uma maneira de provar isso. Em simulação publicada em 2020, Dr. Hall e seus colegas mostraram A velocidade da matéria através do disco gravitacionalmente instável varia em um padrão distinto.

Anos mais tarde, a sua equipa apontou o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, um radiotelescópio no Chile, para a estrela AB Aurigae e encontrou a assinatura exata prevista pela simulação.

Lee Hartman, um astrônomo da Universidade de Michigan que não esteve envolvido no trabalho, disse que o novo estudo é “bastante plausível”, acrescentando: “Mas acho que há alguns detalhes que ainda precisam ser esclarecidos para tornar este estudo completamente convincente”. .”

Dr. Hartmann acrescentou que mesmo que os resultados fossem sólidos, eles apenas provam que a instabilidade gravitacional é algo que ocorre, e não que leva à formação de planetas. A razão pode ser que o mecanismo ajuda o núcleo a se acumular.

Dr. Hall acredita que é improvável que este cenário seja um ou outro.

“Na verdade, esperamos que todos os ambientes em que os planetas se formam passem por uma fase gravitacionalmente instável”, onde os planetas podem se formar através do colapso gravitacional e da acreção do núcleo, disse ela.

No futuro, os astrónomos que lideraram o estudo planeiam procurar sinais de instabilidade gravitacional noutros sistemas estelares jovens. Eventualmente, eles também esperam procurar sinais deste mecanismo em mundos totalmente formados.

Sra. Speedie está ansiosa para aprender mais sobre a diversidade dos planetas, as diferentes formas como eles podem se formar e o que isso pode revelar sobre o nosso sistema solar.

“Acho que o universo é provavelmente mais criativo do que as mentes humanas”, disse ela. “Estamos interessados ​​nas possibilidades que existem.”