Vivemos verdadeiramente um momento incrível para a pesquisa de exoplanetas. Ainda mais recentemente, imagens diretas começaram a surgir, bem como os primeiros espectros da atmosfera de tais planetas. Com tantos dados disponíveis, os astrônomos começaram a fazer inferências sobre como esses planetas solares extras poderiam ter se formado.
Em geral, existem dois métodos pelos quais os planetas podem se formar. A primeira é através da coacreção, na qual a estrela e o planeta se formariam a partir do colapso gravitacional independentemente um do outro, mas em proximidade suficiente para que sua gravidade mútua os unisse em órbita. O segundo, o método pelo qual nosso sistema solar se formou, é o método do disco. Nisso, o material de um disco fino em torno de uma estrela protetora colapsa para formar um planeta. Cada um desses processos possui um conjunto diferente de parâmetros que podem deixar rastros que podem permitir aos astrônomos descobrir qual método é dominante. Um novo artigo de Helmut Abt, do Observatório Nacional Kitt Peak, analisa essas características e determina que, a partir de nossa atual amostra de exoplanetas, nosso sistema solar pode ser uma raridade.
O primeiro parâmetro que distingue os dois métodos de formação é o da excentricidade. Para estabelecer uma linha de base para comparação, Abt primeiro plotou a distribuição de excentricidades para 188 estrelas binárias da sequência principal e comparou com o mesmo tipo de gráfico para o único sistema conhecido formado através do método de disco (nosso Sistema Solar). Isso revelou que, enquanto a maioria das estrelas tem órbitas com baixa excentricidade, esse percentual cai lentamente à medida que a excentricidade aumenta. Em nosso sistema solar, no qual apenas um planeta (Mercúrio) tem uma excentricidade maior que 0,2, a distribuição cai muito mais acentuadamente. Quando Abt construiu a distribuição para os 379 planetas com excentricidade conhecida, era quase idêntica à das estrelas binárias.
Um gráfico semelhante foi criado para o eixo semi-principal de estrelas binárias e nosso sistema solar. Novamente, quando isso foi plotado para os planetas solares extras conhecidos, a distribuição era semelhante à dos sistemas estelares binários.
Abt também inspecionou a configuração dos sistemas. Os sistemas estelares contendo três estrelas geralmente continham um par de estrelas em uma órbita binária estreita e um terço em uma órbita muito maior. Ao comparar as proporções de tais órbitas, Abt quantificou o espaçamento orbital. No entanto, em vez de simplesmente comparar com o sistema solar, ele considerou a situação análoga da formação de estrelas ao redor da massa central da galáxia e construiu uma distribuição semelhante dessa maneira. Nesse caso, os resultados foram ambíguos; Ambos os modos de formação produziram resultados semelhantes.
Por fim, Abt considerou a quantidade de elementos pesados no corpo mais massivo. É sabido que a maioria dos planetas extra-solares são encontrados em torno de estrelas ricas em metais. Embora não haja razão para planetas se formarem em um disco não podia ser formado em torno de estrelas de alta massa, tendo uma nuvem rica em metais a partir da qual formar estrelas e planetas é um requisito para o modelo de co-co-criação porque ele tende a acelerar o processo de colapso, permitindo que planetas gigantes se formem completamente antes que a nuvem seja dissipada quando a estrela se tornar ativa. Assim, o fato de a grande maioria dos planetas extra-solares existir em torno de estrelas ricas em metais favorece a hipótese de co-co-avaliação.
Tomados em conjunto, isso fornece quatro testes para modelos de formação. Em todos os casos, as observações atuais sugerem que a maioria dos planetas descobertos até agora se formou a partir da coacreção e não em um disco. No entanto, Abt observa que isso provavelmente ocorre devido a vieses estatísticos impostos pelos limites de sensibilidade dos instrumentos atuais. Como ele observa, os astrônomos "ainda não têm sensibilidade à velocidade radial para detectar sistemas de disco como o sistema solar, exceto para grandes planetas, como Júpiter, na 5 UA". Como tal, essa visão provavelmente mudará à medida que novas gerações de instrumentos estiverem disponíveis. De fato, à medida que os instrumentos melhoram a ponto de tornar disponível o mapeamento tridimensional e as inclinações orbitais podem ser observadas diretamente, os astrônomos poderão adicionar outro teste para determinar os modos de formação.
Edição: Após alguma confusão e discussão nos comentários, eu gostaria de acrescentar mais uma nota. Tenha em mente que este é apenas o média de todos os sistemas atualmente conhecido que se parece com sistemas coaccretados. Embora haja indubitavelmente alguns que se formaram a partir de discos, sua raridade nos dados atuais os faz não se destacar. Certamente, sabemos de pelo menos um sistema que se encaixa em um teste forte para o método de disco. Esta recente descoberta por Kepler, na qual três planetas foram observados em trânsito na estrela hospedeira demonstra que todos esses planetas devo estão em um disco que não está de acordo com as expectativas de condensação independente. À medida que mais sistemas como esse são descobertos, esperamos que as distribuições dos testes descritos acima se tornem bimodais, possuindo componentes que correspondam a cada hipótese de formação.
