Novo sistema planetário invertido quebra padrões conhecidos de formação

Em modelos padrão de formação planetária, planetas rochosos tendem a se formar nas regiões internas, onde há temperaturas mais elevadas que permitem apenas a condensação de silicatos e metais. Já além da chamada linha de gelo, uma região mais fria, formam-se núcleos massivos capazes de acumular grandes envelopes gasosos, originando gigantes gasosos. O Sistema Solar é um exemplo dessa formação com Mercúrio, Vênus, Terra e Marte sendo rochosos e ocupando órbitas mais internas.

Uma das principais explicações para isso é a radiação estelar e a temperatura do disco protoplanetário. Próximo à estrela, a radiação mais intensa e o vento estelar dificultam a retenção de gases por núcleos planetários em crescimento. Em contraste, regiões mais frias e distantes permitem a formação de planetesimais ricos em gelo, aumentando a massa dos núcleos e causando a acreção rápida de gás. Essa variação térmica é considerada um fator na localização de planetas rochosos internos e os gigantes gasosos externos.

Recentemente, astrônomos identificaram um sistema planetário cuja arquitetura é invertida, com gigantes gasosos em órbitas internas e planetas rochosos em regiões mais externas. Essa configuração desafia os modelos clássicos e sugere cenários alternativos, como migração orbital ou condições iniciais diferentes no disco protoplanetário. A descoberta indica que é possível ter sistemas planetários com propriedades diferentes do que o que conhecemos.

Formação de sistemas planetários

A formação de um sistema planetário inicia-se com o colapso gravitacional de uma nuvem molecular composta principalmente por hidrogênio, hélio e poeira interestelar. Alguma perturbação externa, como ondas de choque de supernovas próximas, pode desencadear um processo de contração da nuvem, levando à formação de um protoestrela no centro. Quando a pressão permite a fusão de hidrogênio em hélio, uma estrela se forma.

Dentro desse disco, grãos de poeira colidem e se agregam formando objetos cada vez maiores. Com o tempo, esses corpos crescem até ficarem grandes o suficiente para serem considerados planetesimais. A partir daí, a gravidade passa a dominar o processo de acreção, promovendo colisões e fusões sucessivas. A evolução desses corpos, combinada com a interação com o gás do disco, leva à formação final de planetas, luas e outros objetos do sistema planetário.

Ordem dos planetas

Em discos protoplanetários, a temperatura diminui com a distância à estrela central, criando um gradiente de temperatura. Nas regiões internas, onde as temperaturas são elevadas, apenas silicatos e metais conseguem permanecer sólidos, favorecendo a formação de planetas rochosos. Já nas regiões mais distantes e mais frias, permite a formação de núcleos massivos capazes de acumular rapidamente grandes quantidades de gás antes da dissipação do disco formando planetas gasosos.

O Sistema Solar é um exemplo dessa formação com os planetas internos sendo rochosos, enquanto gigantes gasosos como Júpiter e Saturno são mais externos. Observações de outros sistemas planetários mostram que essa configuração é comum no Universo por ser um resultado dos processos de acreção e da física térmica. De modo geral, o tempo de vida do disco gasoso e eficiência de acreção gravitacional explica por que planetas gasosos tendem a se formar em regiões mais frias e distantes.

Sistema planetário invertido

Porém, recentemente, astrônomos usaram dados do satélite CHEOPS e identificaram um sistema planetário incomum ao redor da estrela LHS 1903. A descoberta, que foi publicada na revista Science, mostrou uma configuração do sistema planetário que contraria o padrão observado em outros sistemas, inclusive no Sistema Solar. As posições dos planetas foram descritas como invertidas por apresentar uma distribuição de tipos planetários diferente da organização prevista pelos modelos de formação.

O sistema orbita uma anã vermelha fria e, inicialmente, parecia seguir o padrão com um planeta rochoso em órbita interna seguido por dois planetas gasosos. No entanto, o sistema começou a chamar a atenção quando os astrônomos encontraram um segundo planeta rochoso na região mais externa do sistema. Essa estrutura invertida mostrou que mecanismos diferentes ou condições iniciais específicas do disco protoplanetário podem ter afetado a evolução do sistema.

Origem do sistema invertido

Uma possível explicação para a arquitetura que foi encontrada no sistema ao redor de LHS 1903 é o modelo teórico de formação planetária invertido. Nesse cenário, os planetas não se formam simultaneamente, mas de maneira sequencial, iniciando nas regiões internas do disco protoplanetário. À medida que os primeiros planetas crescem, eles consomem grande parte do gás e da poeira disponíveis. Quando o planeta mais externo começou a se formar, o disco já poderia estar quase sem gás e limitou sua capacidade de acumular gás.

Essa hipótese sugere que o último planeta do sistema se formou em um ambiente com escassez de material. O modelo invertido foi, originalmente, proposto para explicar distribuições de raios planetários. Nesse estudo, o modelo foi aplicado na descrição de formação planetária e do motivo de ter planetas na ordem invertida. Essa é a primeira evidência de um sistema desse tipo.

Referência da notícia

Wilson et al. 2026 Gas-depleted Planet Formation Occurred in the Four-planet System Around the Red dwarf LHS 1903 Science