Muitos objetos seguem regras claras e enquadram-se em categorias claras, mas as anãs marrons (objetos demasiado massivos para serem planetas, mas demasiado pequenos para serem verdadeiras estrelas) ainda se recusam a cooperar.
Os astrónomos estudaram recentemente uma amostra de 70 objetos, desde planetas com a massa de Júpiter até anã marrom Aqueles à beira do estrelato. Ao procurar uma relação entre as massas destes objetos e certas características dos seus sistemas estelares (como se a estrela hospedeira contém elementos mais pesados que o hélio, ou quão circulares são as órbitas destes objetos), os investigadores esperam traçar uma linha clara que separa os objetos massivos que se formam: Estrela e planetas menores que se formaram como planetas. Mas estão condenados a ficar desapontados, porque o universo real é confuso e complexo.
Planetas e estrelas se formam de maneira diferente – exceto o grupo do meio
Por definição, as estrelas têm pelo menos 80 vezes mais massa que Júpiter e formam-se de fora para dentro. na nuvem molecular Colapsados sob a sua própria gravidade, os átomos densos no seu núcleo começaram a fundir-se, libertando calor e luz; nasceu uma estrela.
Por outro lado, planetas gigantes gasosos com massas até a massa de Júpiter se formam de dentro para fora. Primeiro, alguns grãos de poeira aglomeram-se no disco de material que rodeia a estrela recém-nascida, e a sua gravidade combinada é suficiente para começar a atrair mais poeira. O material se acumula cada vez mais rápido, formando um núcleo rochoso cercado por uma espessa camada de gás.
No entanto, entre os dois, os astrônomos não têm certeza se devem classificar um grande número de objetos como “estrela fracassada”Ou“ planeta coberto de vegetação ”.
A massa das anãs marrons é 13 a 80 vezes maior que a de Júpiter, e sua massa não é suficiente fusão de hidrogênio Convertam-se em hélio como estrelas reais, mas são grandes o suficiente para fundir o deutério, um isótopo de hidrogênio que inclui nêutrons, bem como prótons e elétrons padrão. (Curiosamente, a pressão necessária para fundir o deutério em hélio é menor que a do hidrogênio puro.) Depois, há as “anãs submarrons”, gigantes gasosos que são de fato massivos para os padrões planetários, mas não são grandes o suficiente para serem verdadeiras anãs marrons.
Idealmente, deveria haver uma linha clara: os objetos acima de uma certa massa deveriam ser estrelas fracassadas formadas a partir de nuvens de gás em colapso, enquanto os objetos abaixo dessa massa deveriam ser planetas crescidos formados a partir da fusão de discos planetários.
Mas até agora, os astrónomos não encontraram tal linha.
Em 2024, o astrofísico Steven Giacalone, um dos coautores deste estudo, Uma anã marrom que parece ter se formado a partir de acreção central foi descobertatornando-o essencialmente o maior planeta já construído. Existem também anãs submarrons – planetas gigantes que não são grandes o suficiente para serem considerados anãs marrons – que parecem ter se formado através do colapso gravitacional, o que significa que falharam miseravelmente em se tornarem estrelas, ou mesmo como anãs marrons.
“Como grandes objetos podem ser formados por acréscimo de núcleo, ou como grandes objetos podem ser formados por instabilidade de disco ou detritos de nuvens, ainda precisa ser determinado”, escreveram Gilbert e seus colegas em seu artigo recente.
“Talvez… não tenhamos verificado a combinação correta de parâmetros”
Gilbert e seus colegas usaram modelos estatísticos para testar como a massa do objeto se relacionava com a composição química da estrela hospedeira e com o formato da órbita do objeto.
Observar a excentricidade orbital desses objetos (uma medida de quão próximas suas órbitas estão de serem perfeitamente circulares) leva quase à mesma conclusão. Objetos menos massivos tendem a ter órbitas mais circulares, enquanto os mais massivos desses objetos, as anãs marrons, têm excentricidades maiores. No entanto, Gilbert e seus colegas notaram que esta tendência foi gradual.
“É razoável supor que à medida que a massa de um objeto aumenta, a probabilidade de ele ter se formado através da acreção do núcleo diminui, enquanto a probabilidade de ele ter se formado através da instabilidade gravitacional (uma nuvem de gás colapsando sobre si mesma) aumenta”, escreveram os pesquisadores em seu artigo recente. Mas isto é mais um espectro do que uma separação clara de objetos em dois grupos.
Depois, há a metalicidade. Um planeta só pode acumular material suficiente com rapidez suficiente para se transformar num gigante gasoso se se formar num sistema estelar muito metálico – o que significa que está cheio de elementos mais pesados que o hélio (principalmente carbono, oxigénio e ferro). Portanto, se houver uma linha divisória clara entre objetos mais massivos formados pelo colapso de nuvens moleculares e objetos menos massivos formados por acreção, pesquisadores como Gilbert e seus colegas esperariam ver anãs submarrons menores se formando. apenas Em sistemas estelares ricos em metais. Mas não foi isso que Gilbert e seus colegas realmente viram em seus dados.
Em contraste, parece não haver relação entre a massa de uma supergigante gasosa e a metalicidade do seu sistema estelar. Isto sugere que alguns destes objetos são formados por acreção do núcleo, enquanto outros são mais parecidos com estrelas – com o mesmo resultado final, e muitas vezes a mesma massa. Isto significa que neste momento não podemos dizer através da observação se algo é uma estrela falhada ou um planeta extremamente bem sucedido.
“Talvez exista uma linha divisória clara entre a formação de canais, mas ainda não a encontramos, seja porque não temos objetos suficientes ou porque não verificamos a combinação correta de parâmetros”, escreveram Gilbert e seus colegas em seu artigo recente.
