A teoria de como os planetas se formam tem sido um mistério duradouro para os cientistas. Embora os astrônomos tenham um entendimento muito bom de onde vêm os sistemas planetários - ou seja, discos protoplanetários de poeira e gás em torno de novas estrelas (também conhecidos como "Teoria Nebular") -, um entendimento completo de como esses discos eventualmente se tornam objetos grandes o suficiente para desmoronar por conta própria. a gravidade permaneceu indescritível.
Mas, graças a um novo estudo de uma equipe de pesquisadores da França, Austrália e Reino Unido, parece que a peça que faltava no quebra-cabeça pode finalmente ter sido encontrada. Usando uma série de simulações, esses pesquisadores mostraram como "armadilhas para poeira" - ou seja, regiões onde fragmentos do tamanho de seixos poderiam se juntar e colar - são comuns o suficiente para permitir a formação de planetesimais.
Seu estudo, intitulado “Armadilhas de poeira auto-induzidas: superando barreiras de formação de planetas”, apareceu recentemente no Avisos mensais da Royal Astronomical Society.Liderada pelo Dr. Jean-Francois Gonzalez - do Centro de Pesquisa em Astrofísica de Lyon (CRAL) na França - a equipe examinou o problemático estágio intermediário da formação planetária que tem atormentado os cientistas.
Até recentemente, o processo pelo qual discos protoplanetários de poeira e gás se agregam para formar objetos do tamanho de pedestres, e o processo pelo qual planetesimais (objetos com cem metros ou mais de diâmetro) formam núcleos planetários, foram bem compreendidos. Mas o processo que une esses dois - onde os seixos se juntam para formar planetesimais - permaneceu desconhecido.
Parte do problema está no fato de o Sistema Solar, que é nosso único referencial há séculos, ter se formado bilhões de anos atrás. Mas, graças às descobertas recentes (3453 exoplanetas e contagem confirmados), os astrônomos tiveram muitas oportunidades de estudar outros sistemas que estão em vários estágios de formação. Como o Dr. Gonzalez explicou em um comunicado de imprensa da Royal Astronomical Society:
"Até agora, lutamos para explicar como seixos podem se unir para formar planetas, e ainda descobrimos um grande número de planetas em órbita em torno de outras estrelas. Isso nos fez pensar em como resolver esse mistério. ”
No passado, os astrônomos acreditavam que as “armadilhas de poeira” - que são parte integrante da formação do planeta - só podiam existir em certos ambientes. Nessas regiões de alta pressão, grandes grãos de poeira são desacelerados até o ponto em que são capazes de se unir. Essas regiões são extremamente importantes, pois combatem os dois principais obstáculos à formação planetária, que são as colisões de arrasto e de alta velocidade.
O arrasto é causado pelo efeito que o gás exerce sobre os grãos de poeira, o que os faz desacelerar e, eventualmente, entrar na estrela central (onde são consumidos). Quanto às colisões de alta velocidade, é isso que faz com que grandes pedras se colidam e se separem, revertendo o processo de agregação. Portanto, são necessárias armadilhas contra poeira para garantir que os grãos de poeira sejam mais lentos o suficiente para que eles não se aniquilem quando colidem.
Para ver quão comuns eram essas armadilhas de poeira, Gonzalez e seus colegas realizaram uma série de simulações em computador que levavam em conta como a poeira em um disco protoplanetário poderia exercer atrito no componente gasoso - um processo conhecido como “reação de retração aerodinâmica por arraste” ”. Enquanto o gás tipicamente tem uma influência contida nas partículas de poeira, em anéis empoeirados, o oposto pode ser verdadeiro.
Este efeito tem sido amplamente ignorado pelos astrônomos até recentemente, uma vez que geralmente é bastante insignificante. Mas, como a equipe observou, é um fator importante nos discos protoplanetários, conhecidos por serem ambientes incrivelmente empoeirados. Nesse cenário, o efeito da reação de retorno é retardar os grãos de poeira que se movem para dentro e empurrar o gás para fora onde ele forma regiões de alta pressão - ou seja, "armadilhas para poeira".
Uma vez responsáveis por esses efeitos, suas simulações mostraram como os planetas se formam em três estágios básicos. No primeiro estágio, os grãos de poeira crescem em tamanho e se movem para dentro em direção à estrela central. No segundo, os grãos maiores, agora do tamanho de seixos, se acumulam e desaceleram. No terceiro e último estágio, o gás é empurrado para fora pela reação de retorno, criando as regiões de retenção de poeira onde se acumula.
Essas armadilhas permitem que as pedras se agreguem para formar planetesimais e, eventualmente, mundos do tamanho de um planeta. Com esse modelo, os astrônomos agora têm uma sólida idéia de como a formação planetária vai de discos empoeirados a planetesimais se unindo. Além de resolver uma questão-chave sobre como o Sistema Solar surgiu, esse tipo de pesquisa pode ser vital no estudo de exoplanetas.
Observatórios terrestres e espaciais já observaram a presença de anéis escuros e brilhantes que se formam em discos protoplanetários em torno de estrelas distantes - que se acredita serem armadilhas de poeira. Esses sistemas poderiam fornecer aos astrônomos a chance de testar esse novo modelo, enquanto observam os planetas se juntando lentamente. Gonzalez indicou:
“Ficamos emocionados ao descobrir que, com os ingredientes certos, as armadilhas de poeira podem se formar espontaneamente, em uma ampla variedade de ambientes. Esta é uma solução simples e robusta para um problema de longa data na formação de planetas. ”
