Novas observações do James Webb mostram discos planetários com até 30 milhões de anos
Estrelas muito menores que o Sol podem formar muito mais planetas. Seus discos protoplanetários, nos quais os planetas se formam, duram mais que os de estrelas como o Sol, aumentando a probabilidade de formação de planetas.
A formação de planetas é uma espécie de corrida contra o tempo. Exoplanetas, tanto gasosos quanto rochosos, levam em média 10 milhões de anos para se formar a partir do nascimento de sua estrela hospedeira. Após esses 10 milhões de anos, sua formação não é mais possível.
Observações recentes mostram inesperadamente que, no caso de estrelas de baixa massa (estrelas muito menores que o Sol), os planetas recebem um “bônus” no sentido de que têm até 30 milhões de anos para se formar.
Por que existe essa peculiaridade que favorece a formação de planetas extrassolares ao redor de estrelas menos massivas, enquanto a mesma regra não se aplica a estrelas mais massivas? Para entender isso, vamos começar observando onde ocorre a formação dos planetas.
Onde os planetas se formam
Estrelas muito jovens são caracterizadas pela presença de um disco (como mostrado nas figuras a seguir), bastante achatado e formado por poeira e gás. É o resíduo de poeira e gás do fragmento da nuvem molecular da qual a estrela nasceu, após o colapso gravitacional.
Por um período de tempo após o nascimento da estrela, o gás e a poeira neste disco continuam caindo sobre a estrela, aumentando assim sua massa. Por esta razão o disco é chamado de “disco de acreção”.
É exatamente dentro do disco de acreção que os planetas se formam a partir de gás e poeira. Dessa forma, o disco também é chamado de “disco protoplanetário”. Entretanto, a vida do disco, comparada aos bilhões de anos de vida de uma estrela, é muito curta, geralmente não mais que 10 milhões de anos. Mas por que os discos protoplanetários duram tão pouco?
Uma corrida contra o tempo
A radiação energética emitida pela estrela, mas também o vento estelar de partículas elétricas transportadas pela própria estrela, tem o efeito de evaporar o gás presente no disco e também dispersar a poeira.
Portanto, com o passar do tempo, devido a essa irradiação da mesma estrela, o disco se torna cada vez mais pobre em gás e poeira, ou seja, cada vez mais pobre nos ingredientes básicos para a formação dos planetas.
Observa-se que os discos se dispersam em média a cada 10 milhões de anos desde o nascimento da estrela. A novidade, que muda um pouco esse cenário, são as observações recentes que revelaram uma estrela de 30 milhões de anos com um disco ainda rico em gás e poeira disponíveis em quantidades suficientes para formar planetas.
Por que alguns discos protoplanetários persistem por mais tempo
A estrela em questão é chamada WISE J044634.16–262756.1B e pode ser vista na direção da constelação de Columba. O rico disco desta estrela foi descoberto por uma equipe de astrônomos da Universidade do Arizona. Eles publicaram os resultados de sua pesquisa na revista Astrophysical Journal Letters.
Este “bônus” de mais 20 milhões de anos, além dos 10 de todas as outras estrelas, parece ser devido à pequena massa da estrela. Acredita-se que a irradiação do disco protoestelar por estrelas de baixa massa e, portanto, por estrelas com temperatura de superfície muito menor que a do Sol, não seja capaz de evaporar eficientemente o gás no disco.
Além disso, observações feitas com o Telescópio Espacial James Webb revelaram que, ao longo de 30 milhões de anos, a composição química do disco permaneceu praticamente inalterada, garantindo as mesmas condições favoráveis para a formação de planetas. Este estudo mostra que estrelas de baixa massa permitem que seus planetas se formem por pelo menos três vezes mais tempo.
Essa circunstância também tem consequências profundas para a arquitetura do sistema planetário e, portanto, para a distribuição das distâncias dos planetas em relação à estrela central, que diferem para estrelas pequenas daquelas de grande massa. Na verdade, o processo de migração planetária é bem conhecido, pois os planetas se movem ao longo do tempo da posição em que se formaram.
Para que a migração ocorra, é necessária a presença de gás. Portanto, discos estelares de baixa massa garantem que essa migração possa ocorrer e ser concluída ao longo de um período de tempo mais longo.