O que você faz quando encontra eventos astronômicos estranhos, uma coleção de dados de planetas a milhares de anos-luz de distância e uma incapacidade de explicar completamente o que está vendo?
Para um astrônomo do Departamento de Astronomia e Ciências Planetárias da Northern Arizona University, a resposta é simples: comece a construir modelos melhores.
Com financiamento da National Science Foundation e em colaboração com co-pesquisadores da Indiana University Bloomington, ele está liderando um estudo de três anos sobre as origens da vida. Júpiter quente e peculiar ——Um planeta gigante gasoso fora do sistema solar com uma órbita incomumente estendida.
Até ao final do estudo, em 2028, a equipa pretende desenvolver uma compreensão teórica mais profunda de como estes planetas incomuns se formaram e se as mesmas forças poderiam ter moldado o nosso próprio sistema solar.
“A variabilidade nos planetas extrasolares é enorme”, disse Muñoz. “Os sistemas extra-solares podem parecer-se com o nosso sistema solar, mas, em alguns casos, parecem completamente diferentes e exóticos. Estamos muito interessados em compreender como o sistema solar se formou no contexto, compreendendo sistemas que se parecem com o nosso e sistemas que parecem completamente diferentes. Podemos aprender quais são os extremos, quão média é a história de formação do nosso planeta e quão médio é o nosso sistema solar.”
Destes sistemas planetários extremos, Júpiter estranhamente quente é o mais fascinante.
Durante anos, os cientistas pensaram que os Júpiteres quentes se formaram da mesma forma que os seus primos mais conhecidos, os Júpiteres quentes, que são semelhantes em tamanho e massa, mas orbitam mais perto das suas estrelas. No entanto, à medida que os telescópios melhoraram e dados mais precisos se tornaram disponíveis, os astrónomos perceberam que o calor de Júpiter pode ter uma origem mais complexa.
Ao contrário dos Júpiteres quentes, que podem orbitar a sua estrela em quase qualquer inclinação, os Júpiteres quentes estão quase sempre alinhados com o equador da estrela. As observações também mostram que quanto mais longa for a órbita quente de Júpiter, mais precisamente este se alinhará – um padrão surpreendente que não pode ser explicado pelas actuais teorias de formação de planetas.
Para explorar este mistério, os investigadores estão a usar dados do Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA para desenvolver um novo e crescente catálogo de Júpiteres quentes excêntricos. Estas descobertas formarão a base de modelos atualizados e inteiramente novos, revelando, em última análise, como estes mundos estranhos surgiram.
“Os dados dizem-nos que os Júpiteres quentes são mais do que apenas caudas de Júpiteres quentes”, disse Muñoz. “Isso nos diz que eles podem ter histórias diferentes. Precisamos entender se isso é apenas uma peculiaridade – se são casos patológicos que ocorrem uma vez em um milhão – ou se existem processos físicos adicionais que negligenciamos no passado, e poderemos ser capazes de desvendar o mistério.”
Compreender quais os processos que ocorreram na formação de Júpiter invulgarmente quente poderia ajudar os astrónomos a descobrir verdades ocultas sobre a evolução do nosso sistema solar e o nascimento de inúmeros sistemas solares semelhantes. Mas antes de se aprofundar nas suas implicações, Muñoz teve de questionar vários pressupostos até encontrar um que fosse prático e razoável.
Uma possibilidade é que estes Júpiteres excêntricos e quentes tenham estrelas companheiras que de alguma forma alteram as suas órbitas sem as deslocar em relação ao equador da estrela. Do ponto de vista da modelagem, é bem compreendido ter excentricidades e inclinações diferentes, mas não é facilmente explicado ter uma e não a outra.
Outro problema envolve as nebulosas gasosas a partir das quais se formaram os planetas e as suas estrelas. Muñoz acredita que à medida que estes planetas se desenvolvem, podem interagir com o seu entorno de formas que os astrónomos não conseguem prever. Uma descoberta desta natureza poderia mudar permanentemente a forma como os astrónomos mapeiam a formação planetária.
Finalmente, e a ideia favorita de Muñoz, é que as estrelas nestes sistemas são responsáveis. Como as estrelas são fluidas, elas geram ondas internas que às vezes colidem de maneiras peculiares e extraem energia das órbitas planetárias. É matematicamente viável, disse ele, que estas ondas também possam ser a razão pela qual Júpiter quente esteja tão estreitamente alinhado com o equador da sua estrela hospedeira.
Até agora, qual teoria é a resposta certa é um mistério, mas Munoz trabalhará para resolver o problema através de uma infinidade de técnicas de modelagem.
“Sou teórico, então estudo modelos usando computadores pesados, cálculos com papel e lápis e qualquer coisa entre eles”, disse Munoz. “Em primeiro lugar, não temos um modelo para prever isso, então seremos loucos pelas formas mais criativas de pensar sobre esse problema. Mas uma vez que você tenha um modelo matemático, isso é apenas o começo.”
No próximo ano, Munoz contratará um estudante de pós-graduação especializado em resolução criativa de quebra-cabeças para auxiliá-lo em seus estudos de modelagem. Entretanto, ele diz que a sua investigação sobre a hipótese da estrela natal é promissora e espera publicar as suas descobertas num futuro próximo.
