Planetas independentes! Planetas gigantes estão formando sistemas planetários sem a presença de estrela

Sistemas planetários se formam a partir de nuvens de gás e poeira que são chamadas de nebulosas. Quando essas nuvens colapsam sob sua própria gravidade, muitas vezes por causa de uma perturbação externa, começam a girar e formar um disco protoplanetário ao redor de um núcleo denso. Esse núcleo forma uma estrela enquanto dentro do disco, partículas colidem e se fundem, aumentando e formando planetas.

Todo processo de formação planetária leva milhões de anos e é um conjunto de interações entre gravidade, choques e outras interações dinâmicas dentro do disco. A estrela central domina gravitacionalmente todo o sistema e concentra cerca de 99% de toda a massa do sistema. A gravidade da estrela organiza as órbitas dos corpos ao seu redor e também interage com a formação e evolução desses sistemas.

No entanto, um novo estudo mostrou que alguns planetas gigantes isolados, ou seja aqueles que estão longe de estrelas, estão formando seus próprios sistemas planetários. Esses planetas vagam sozinhos pelo espaço interestelar e parecem reunir discos de material ao seu redor, semelhantes aos discos protoplanetários que vemos ao redor de estrelas jovens. Isso sugere que planetas podem formar mini-sistemas planetários.

Colapso de uma nuvem

A formação de um sistema planetário começa com o colapso gravitacional de uma nebulosa, uma imensa nuvem de gás e poeira interestelar. À medida que essa nuvem colapsa, ela começa a girar e se achatar em um disco giratório chamado disco protoplanetário. No centro, a maior parte da massa se concentra e forma uma protoestrela, que eventualmente se torna uma estrela.

Com o tempo, esses planetesimais se fundem, formando protoplanetas. As interações gravitacionais entre esses corpos moldam suas órbitas e massas, e os que crescem o suficiente começam a atrair mais matéria do disco. Esse processo leva milhões de anos e, ao fim dele, surge um sistema planetário com planetas, luas, asteroides e cometas orbitando a nova estrela. A composição e o posicionamento de cada planeta dependem da densidade e temperatura das regiões do disco em que eles se formaram.

Formação de planetas gigantes

Planetas gigantes gasosos, como Júpiter e Saturno, se formam nas regiões mais distantes de um disco planetário. Isso acontece porque nas regiões mais distantes da estrela é onde a temperatura é baixa o suficiente para que compostos voláteis como água, metano e amônia se condensem. Nessas regiões, os núcleos podem crescer rapidamente, atingindo cerca de 10 vezes a massa da Terra e passam a atrair grandes de hidrogênio e hélio que formam as atmosferas dos gigantes gasosos.

Esse processo ocorre antes que o disco de gás se dissipe, o que acontece em alguns milhões de anos durante o processo. Se o núcleo se formar rápido o bastante, ele consegue acumular atmosfera antes que o material disponível se esgote. Por isso, a velocidade de crescimento e a localização no disco definem se um planeta gasoso poderá se formar ou não. Quando formados, esses planetas acabam influenciando a formação de outros corpos menores ao seu redor, como luas e anéis.

Planetas isolados

Planetas isolados são planetas que vagam pelo espaço interestelar sem orbitar uma estrela e sozinhos. Uma das principais hipóteses para sua formação é que eles se formam como planetas normais dentro de sistemas planetários, mas acabam sendo ejetados. As ejeções podem acontecer por interações gravitacionais com outros planetas gigantes ou com a estrela central, principalmente em sistemas jovens que ainda são muito instáveis.

Outra hipótese é que alguns planetas isolados se formam diretamente a partir do colapso de nuvens de gás que não tem massa suficiente. Nesse cenário, eles seriam mais parecidos com "estrelas fracassadas" como, por exemplo, anãs marrons de baixa massa. Estudos recentes indicam que esses planetas podem ser mais comuns do que se pensava, e alguns deles até formam seus próprios sistemas com luas ou discos ao redor, mesmo sem uma estrela por perto.

Como planetas isolados criam seus próprios sistemas?

Uma nova pesquisa mostrou que planetas gigantes e isolados podem formar seus próprios sistemas planetários. O grupo de pesquisadores usaram dados do telescópio James Webb para estudar objetos isolados com massa entre 5 a 10 vezes a massa de Júpiter. A análise mostrou que em seis deles, foi detectada uma emissão infravermelha excessiva. Esse poderia ser um sinal de discos de poeira quente ao redor.

Esses discos de poeira estão presentes no início da formação de planetas. As observações também revelaram a presença de grãos de silicato nesses discos, com evidências de crescimento e cristalização dos grãos. É a primeira vez que se detecta a presença desse fenômeno em objetos com massa planetária. Isso concorda com o resultado que os discos ao redor desses planetas isolados podem durar milhões de anos, que é tempo suficiente para que novos planetas se formem mesmo na ausência de uma estrela.

Referência da notícia

Damian et al. Spectroscopy of Free-Floating Planetary-Mass Objects and their disks with JWST arXiv