O primeiro exoplaneta confirmado em 1995 é agora descrito pelos investigadores como um “Júpiter quente”, um mundo enorme com uma massa semelhante a Júpiter, mas que orbita a sua estrela em apenas alguns dias. Os cientistas acreditam agora que estes planetas se formaram inicialmente longe das suas estrelas hospedeiras, semelhante à forma como Júpiter se formou no nosso sistema solar, e depois moveu-se para dentro. Duas explicações principais foram propostas para descrever como ocorre este movimento para dentro: (1) migração de alta excentricidade, na qual as interações gravitacionais com outros objetos esticam a órbita do planeta, e então as forças de maré mais próximas da estrela eventualmente a tornam mais arredondada; e (2) migração de disco, na qual o planeta espirala lentamente para dentro enquanto ainda está embutido no disco protoplanetário circundante.
Determinar qual desses dois caminhos um Júpiter quente em particular segue tem sido um desafio. A migração de alta excentricidade inclina o eixo orbital do planeta em comparação com o eixo de rotação da estrela, criando um desalinhamento detectável. Com o tempo, no entanto, as forças de maré perto da estrela podem eliminar gradualmente este desalinhamento. Como qualquer um dos processos pode produzir órbitas alinhadas, os astrónomos não têm uma forma fiável de identificar planetas formados através da migração de discos.
Nova estratégia baseada na escala de tempo de migração
Para superar este problema, uma equipe liderada por Yugo Kawai, um estudante de doutorado na Escola de Pós-Graduação em Artes e Ciências da Universidade de Tóquio, e o professor assistente Akihiko Fukui introduziram um novo método que se concentra no período de tempo necessário para que a migração de alta excentricidade ocorra.
Neste cenário de migração, o planeta move-se primeiro ao longo de uma trajetória altamente esticada, depois a sua órbita torna-se novamente circular à medida que se aproxima repetidamente da estrela. O tempo necessário para esta ciclização depende de vários fatores, incluindo a massa do planeta, características orbitais e forças de maré. Para que um Júpiter quente se forme através de uma migração de alta excentricidade, o seu tempo de toque deve ser menor do que a idade do seu sistema planetário. Depois de calcular os tempos de arredondamento de mais de 500 Júpiteres quentes conhecidos, os investigadores descobriram que cerca de 30 planetas não cumpriam este requisito. Estes planetas têm órbitas circulares, embora os seus tempos de circularização calculados excedam a idade dos seus sistemas.
Evidências que apoiam a migração de disco
Os Júpiteres quentes neste grupo também correspondem a outras expectativas para planetas orbitando dentro de um disco. As suas órbitas não mostram sinais de desalinhamento, sugerindo que o seu movimento em direção à estrela é suave e não severamente afetado por interações gravitacionais destrutivas. Muitos destes planetas também fazem parte de sistemas multiplanetários, e a migração de alta excentricidade frequentemente perturba esta configuração porque o processo pode espalhar ou ejetar planetas vizinhos.
O que olhar para esses planetas pode revelar
Encontrar planetas que retenham evidências claras dos seus padrões de migração é crucial para juntar as peças da história dos sistemas planetários. Estudos futuros das suas atmosferas e composição elementar poderão identificar a região do disco onde se formaram pela primeira vez, proporcionando uma compreensão mais profunda da origem e evolução dos Júpiteres quentes.
