Os exoplanetas são como ervilhas numa vagem

Tim Pyle / NASA

Kepler-11 é uma estrela parecida com o Sol com seis planetas em órbita.

Uma equipa internacional liderada pela astrofísica Lauren Weiss, da Universidade de Montreal, descobriu que os exoplanetas que orbitam a mesma estrela tendem a ter tamanhos semelhantes e um espaçamento orbital regular.

Este padrão, revelado pelas novas observações do Observatório W. M. Keck de sistemas planetários descobertos pelo Telescópio Kepler, pode sugerir que a maioria dos sistemas planetários tem uma história de formação diferente da do Sistema Solar.

Graças, em grande parte, ao Telescópio Espacial Kepler, lançado em 2009, conhecemos agora milhares de exoplanetas. Esta grande amostra permite aos investigadores não apenas estudar sistemas individuais, mas também tirar conclusões sobre os sistemas planetários em geral.

Lauren Weiss faz parte do CKS, California-Kepler Survey, que usou o Observatório W. M. Keck em Mauna Kea, Hawaii, para obter espectros de alta-resolução de 1305 estrelas que hospedam 2025 planetas de trânsito originalmente descobertos pelo Kepler. A partir destes espectros, mediram os tamanhos precisos das estrelas e seus planetas.

Nesta nova análise liderada por Weiss e publicada na revista The Astronomical Journal, a equipa focou-se em 909 planetas pertencentes a 355 sistemas multiplanetários. Estes estão localizados principalmente entre 1000 e 4000 anos-luz de distância da Terra. Usando uma análise estatística, a equipa encontrou dois padrões surpreendentes.

A equipa descobriu que os exoplanetas tendem a ter o mesmo tamanho que os seus vizinhos. Se um planeta é pequeno, o próximo planeta em redor da mesma estrela muito provavelmente também será pequeno. Se um planeta é grande, o próximo provavelmente também o será.

Descobriram também que os planetas em órbita da mesma estrela tendem a ter um espaçamento orbital regular. “Os planetas num sistema tendem a ter o mesmo tamanho e a estar uniformemente espaçados, como ervilhas numa vagem. Esses padrões não teriam ocorrido se os tamanhos ou os espaçamentos dos planetas fossem aleatórios,” explica Weiss.

Os tamanhos semelhantes e o espaçamento orbital dos planetas têm implicações para a forma como a maioria dos sistemas planetários se formam. Na teoria clássica da formação planetária, os planetas formam-se num disco protoplanetário que rodeia uma estrela recém-formada.

Os planetas podem formar-se em configurações compactas com tamanhos semelhantes e um espaçamento orbital regular, de forma semelhante ao padrão recém-observado em sistemas exoplanetários. No entanto, no nosso Sistema Solar, os planetas interiores têm espaçamentos surpreendentemente grandes e tamanhos diversos.

As evidências abundantes no Sistema Solar sugerem que Júpiter e Saturno perturbaram a estrutura inicial do nosso sistema, resultando nos quatro planetas terrestres amplamente espaçados que temos hoje. O facto de que os planetas na maioria dos sistemas ainda têm tamanhos parecidos e o facto de estarem regularmente espaçados sugerem que talvez tenham permanecido não perturbados desde a sua formação.

Para testar essa hipótese, Weiss está a realizar um novo estudo no Observatório Keck para procurar análogos de Júpiter em torno de sistemas multiplanetários do Kepler. Os sistemas planetários estudados por Weiss e sua equipa têm múltiplos planetas bastante perto da sua estrela.

Devido à duração limitada da missão Kepler, pouco se sabe (se é que se sabe alguma coisa) sobre o tipo de planetas que orbitam a maiores distâncias orbitais. A equipa espera testar agora como a presença ou a ausência de planetas parecidos com Júpiter, a grandes distâncias orbitais, se relacionam com padrões nos sistemas planetários interiores.

Independentemente das suas populações exteriores, a semelhança dos planetas nas regiões internas dos sistemas extrassolares requer uma explicação. Se o fator decisivo para os tamanhos dos planetas puder ser identificado, isso poderá ajudar a determinar quais as estrelas suscetíveis de albergar planetas terrestres adequados para a vida.

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