Nova investigação revela que os planetas se formam sequencialmente, como um jogo de dominó

Novas investigações revelam que os sistemas planetários se formam numa reação em cadeia, em que a criação de um planeta facilita a formação de outros, como um efeito dominó cósmico.

formação de planetas
Fotografia do disco circumplanetário em torno do exoplaneta PDS 70c, onde se estão a formar mais planetas. Crédito: ALMA

Os sistemas planetários nascem em discos protoplanetários, nuvens densas de gás e poeira que rodeiam estrelas jovens. Estes discos são o terreno fértil onde se formam os planetas. Até à data, foram identificados mais de 5.000 destes sistemas e mais de 1.000 deles albergam múltiplos planetas.

No entanto, o processo pormenorizado da formação destes sistemas continua a ser um mistério. A chave pode estar na compreensão de como um planeta pode influenciar a formação de outro, criando uma reação em cadeia que leva a sistemas complexos como o nosso.

À medida que o material no disco se aglomera e colide, formam-se planetesimais, que se podem fundir para formar corpos maiores, dando eventualmente origem a planetas. A interação entre estes corpos e o disco circundante é crucial para compreender como se formam os sistemas planetários.

Este processo de formação planetária é complexo e ainda não é totalmente compreendido. No entanto, observações e estudos recentes estão a fornecer novas pistas sobre a forma como os sistemas planetários se formam e como os planetas interagem com o seu ambiente durante a sua formação.

Sistema PDS 70: um laboratório natural

Um dos sistemas mais fascinantes que está a ser estudado é o PDS 70, uma jovem estrela a 367 anos-luz de distância na constelação do Centauro. Este sistema é único porque é o único sistema conhecido onde planetas completamente formados foram confirmados dentro de um disco protoplanetário por observações ópticas e de infravermelhos.

Investigações anteriores usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) identificaram um anel de poeira fora das órbitas de dois planetas neste sistema, mas não conseguiram fornecer detalhes sobre a distribuição da poeira.

As observações mostraram que os planetas deste sistema estão rodeados por discos de poeira e gás - estruturas essenciais para a formação de luas e outros corpos menores. Para além disso, as interações entre os planetas e o disco protoplanetário podem criar estruturas como anéis e fendas, que são indicativos da presença de planetas.

O estudo de sistemas como o PDS 70 não só nos ajuda a compreender a formação planetária, como também fornece informação valiosa sobre a sua evolução. Ao observar estes sistemas em diferentes fases do seu desenvolvimento, os cientistas podem construir uma imagem mais completa dos sistemas planetários ao longo do tempo.

ALMA: revelando segredos escondidos

Uma equipa de investigação liderada por Kiyoaki Doi, um pós-doutorado no Instituto Max Planck de Astronomia, usou observações ALMA de alta resolução em comprimentos de onda de rádio mais longos para penetrar mais profundamente na nuvem de poeira em torno do PDS 70.

Os dados revelaram uma concentração distinta de poeira na região noroeste do anel, mesmo fora das órbitas dos planetas existentes. Isto sugere que as interações entre os planetas e o disco circundante concentram grãos de poeira em áreas específicas, onde é provável que estes aglomerados de poeira se transformem em novos planetas.

Formação do disco protoplanetário, dos seus vários anéis e de outros corpos. Crédito: ALMA

As observações do ALMA têm sido cruciais para compreender a distribuição de poeira no sistema PDS 70. Ao observar em comprimentos de onda de rádio mais longos, os cientistas podem penetrar mais profundamente no disco de poeira e obter uma imagem mais clara das regiões onde a poeira está concentrada, áreas que podem ser locais de formação planetária ativa.

A concentração de poeira em certas regiões do disco protoplanetário é uma indicação de que os planetas em formação estão a interagir com o disco e a moldar o seu ambiente para criar regiões de alta densidade, onde os grãos se podem agrupar e crescer para formar planetas.

O efeito dominó

O estudo fornece fortes provas observacionais de que os sistemas planetários, incluindo o nosso Sistema Solar, se formam através de um processo sequencial. A formação de planetas na vizinhança da estrela molda o ambiente circundante, encorajando a formação de outros planetas mais distantes.

Este processo desenrola-se como uma reação em cadeia, com cada planeta a preparar o terreno para o seguinte, à semelhança da queda do dominó. Esta nova compreensão não só ilumina o passado do nosso próprio sistema, como também abre novos caminhos para explorar a formação de planetas noutros sistemas estelares.

Em vez de ver a formação de planetas como acontecimentos isolados, esta nova perspetiva sugere que a formação de um planeta pode desencadear a formação de outros planetas no mesmo sistema. Este facto tem implicações importantes para a nossa compreensão de como os sistemas planetários se formam e evoluem.

Este efeito pode explicar o facto de termos encontrado tantos sistemas planetários com múltiplos planetas - se estes sistemas são comuns, então as hipóteses de encontrar planetas habitáveis aumentam. Ao estudar a forma como estes sistemas se formam e evoluem, podemos aumentar as nossas hipóteses de encontrar planetas que possam suportar vida.