Porque é que os planetas gasosos não se transformam em estrelas?

Vistos a olho nu, ou seja, sem a ajuda de um telescópio, as estrelas e os planetas no céu noturno são semelhantes, ou seja, parecem pontos brilhantes. Só os mais experientes são capazes de notar, como única diferença, que a luz dos planetas brilha menos do que a das estrelas.

No entanto, existe uma diferença fundamental entre estes dois tipos de corpos celestes: as estrelas brilham com luz própria, ou seja, produzem energia (termonuclear) que as aquece e as faz brilhar. Em contrapartida, os planetas, não tendo uma fonte de energia própria, brilham com luz refletida, pois são iluminados pelo Sol e refletem a sua luz.

No entanto, como veremos, tanto as estrelas como os planetas gasosos são compostos predominantemente pelo mesmo gás e formam-se de forma semelhante.

Como nasce uma estrela?

Acontece que, num determinado momento, é desencadeado um processo de colapso no interior das grandes nuvens moleculares (compostas principalmente por hidrogénio) presentes no cosmos. Por processo de colapso entendemos um processo em que o gás começa a concentrar-se mais nalgumas partes da nuvem do que noutras.

Este processo leva geralmente à fragmentação de uma parte da nuvem em muitos fragmentos (cada fragmento inicialmente com dimensões enormes) que acabarão por levar à formação de um conjunto de estrelas recém-nascidas.

São os chamados enxames de estrelas. Mas vamos concentrar-nos no que acontece ao fragmento individual da nuvem.

O gás e a poeira no fragmento de nuvem única começam a cair em direção ao centro do fragmento devido à força da gravidade. Aqui o gás começa a concentrar-se, fazendo com que a densidade, a pressão e a temperatura aumentem.

À medida que o gás continua a colapsar em direção ao centro do fragmento, a densidade, a pressão e a temperatura aumentam a um ritmo cada vez maior. Quando a massa de gás colapsado se torna finalmente semelhante à do Sol (mais precisamente, superior a 1/10 da massa solar), a temperatura no centro atinge milhões de graus Celsius.

Estas temperaturas são tão elevadas que desencadeiam reações de fusão termonuclear do hidrogénio em hélio no centro desta massa de gás produtora de energia. Assim nasce a estrela. A quantidade de energia produzida é tal que começa a equilibrar o processo de colapso, de modo a que a estrela atinja lentamente uma condição de equilíbrio (hidrostática), mantendo as suas dimensões constantes.

A energia produzida no seu interior chega à superfície da estrela, onde as altas temperaturas (mais de mil graus) a fazem brilhar, tornando-a visível.

Como nasce um planeta gasoso?

A formação de planetas gasosos segue um processo semelhante ao das estrelas. À medida que o gás e a poeira continuam a colapsar em direção ao centro da estrela, forma-se um disco (também feito de gás e poeira) à sua volta, chamado disco protoestelar.

A massa do disco protoestelar é muito mais pequena do que a da nova estrela. Acontece que dentro deste disco existem regiões onde o gás começa a colapsar sobre si próprio, formando um espessamento. Estas acumulações de gás no disco transformam-se em planetas gasosos.

No entanto, o planeta, sendo um subproduto da formação da estrela, tem muito menos gás disponível no disco da estrela.

Embora a densidade, a pressão e a temperatura aumentem no centro do planeta (devido às mesmas leis da física que as aumentaram na estrela), o planeta não tem massa suficiente para atingir as temperaturas necessárias para desencadear reações de fusão termonuclear no seu interior, que nunca serão ativadas.

Por conseguinte, ao contrário da estrela, a massa do planeta é ainda demasiado pequena para atrair gravitacionalmente outros gases que lhe permitiriam tornar-se mais maciço. Mas não só. A estrela em formação, com a sua radiação, começa a evaporar o disco, ou seja, os gases e partículas nele presentes, pelo que o planeta fica rapidamente sem mais matéria-prima para crescer.

Como o planeta não é muito maciço, a pressão interna é suficiente para bloquear o seu colapso, mas não o suficiente para desencadear uma fusão termonuclear, pelo que não pode brilhar intensamente.

Qual é a fronteira entre os planetas e as estrelas?

Diz-se que Júpiter é uma estrela falhada, ou seja, se tivesse uma massa não muito superior (cerca de 10 vezes superior), teria atingido temperaturas suficientes no seu interior para desencadear reações nucleares e tornar-se uma estrela.

Entre os planetas gasosos e as estrelas mais pequenas encontram-se objetos chamados anãs castanhas. Estas têm massas entre dezenas da massa de Júpiter e 1/10 da massa do Sol.

Estas são mais maciças do que os planetas gasosos, mas ainda são estrelas falhadas, pois não atingiram massa suficiente para desencadear reações nucleares. Estão destinadas a arrefecer gradualmente e são chamadas anãs castanhas devido ao seu pequeno tamanho e luminosidade muito baixa.