Por que os planetas do Sistema Solar possuem as órbitas inclinadas?

Ao olhar para as ilustrações das órbitas dos planetas, temos a impressão de que elas são completamente alinhadas em um plano ao redor do Sol. No entanto, as órbitas possuem inclinações em relação ao plano do Sol algumas segundo pequenas, como a da Terra, e outras sendo mais extremas como a do planeta anão, Plutão. Essas inclinações indicam processos que aconteceram quando o Sistema Solar estava se formando.

Como não conseguimos observar diretamente todos os planetas do Sistema Solar no plano do Sol, é difícil conseguir ter uma noção de como foi esse processo. Por isso, o estudo de discos protoplanetários no Universo são importantes para entendermos como o Sistema Solar surgiu. Esses discos são o berço dos planetas e contêm todo o material que forma os sistemas planetários.

Um grupo de astrônomos publicou um estudo na revista Astrophysical Journal Letters comparando modelos teóricos de discos protoplanetários com dados obtidos pelo exoALMA. O estudo sugere que distorções e interações gravitacionais no disco durante a formação dos planetas foram responsáveis pelas inclinações observadas nas órbitas do Sistema Solar. Esses resultados ajudam a explicar como pequenas perturbações iniciais podem gerar a configuração orbital inclinada que vemos hoje.

Inclinação das órbitas

Como sabemos, as órbitas dos planetas no Sistema Solar não são completamente alinhadas e apresentam pequenas inclinações em relação ao plano de referência do Sol. A órbita da Terra, por exemplo, está levemente inclinada em relação ao plano do Sol. Alguns anos atrás, alguns astrônomos argumentaram que a inclinação da órbita da Terra seria por causa da influência de uma estrela que passou próxima.

Essas perturbações poderiam ter afetado outros planetas também e causado a inclinação de vários deles. No entanto, a influência de uma estrela isolada não consegue explicar o fenômeno em todos os planetas do Sistema Solar. Uma outra hipótese sugere que há fatores adicionais, como por exemplo perturbações no disco protoplanetário que originou o Sistema Solar, que deram origem à essa configuração.

Projeto exoALMA

O projeto exoALMA é uma iniciativa que utiliza o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para estudar discos em torno de estrelas jovens. O objetivo é entender a formação de sistemas planetários e a evolução do material que dá origem aos planetas. Com isso, o projeto permite que os astrônomos consigam comparar diferentes sistemas e entender como fatores físicos influenciam a configuração final dos planetas.

Um disco protoplanetário é uma estrutura em forma de disco composta por gás e poeira que envolve estrelas recém-formadas. Esse disco contém o material que eventualmente formará planetas, luas e outros corpos do sistema. Observando esses discos, astrônomos podem estudar processos de acreção, migração planetária e formação de planetesimais. As observações do ALMA, que possuem dados de radiação milimétrica e submilimétrica emitida pelo disco, são essenciais para observar esses discos.

Explicação

Com alguns dados do projeto exoALMA, astrônomos perceberam que a inclinação das órbitas pode ser explicada pelo próprio disco protoplanetário. Isso porque algumas observações mostraram que o disco pode estar levemente dobrado ou distorcido, alterando naturalmente o movimento de gás e poeira. Essas deformações influenciariam como a poeira se acumula e como os planetas se estruturam.

Para testar essa hipótese, os pesquisadores usaram mapas de velocidade do gás ao redor de estrelas jovens e compararam com modelos de rotação. Eles trataram os discos como uma série de anéis levemente inclinados, estimando o grau de deformação e comparando entre diferentes sistemas. Eles chegaram à conclusão que uma pequena distorção é comparável às diferenças de inclinação observadas entre os planetas do Sistema Solar.

Relação com a estrela

O grupo também descobriu que o grau de deformação dos discos protoplanetários pode estar ligado à atividade da estrela central. Isso é esperado porque a estrela jovem é quente o suficiente para que a radiação consiga afetar o processo de formação. Esse é um dos motivos por que apenas planetas pequenos e rochosos se formaram perto do Sol. A radiação pode estar associada com a turbulência e perturbação nos discos.

No entanto, para que essa hipótese seja confirmada, mais dados são necessários. O estudo consegue mostrar que a curvatura dos discos é um fator importante na formação e evolução dos planetas. Esses dados só conseguem ser comparados com simulações numéricas e modelos de formação. Por isso, é necessário que tenha observações de diferentes estágios do disco protoplanetário.

Referência da notícia

Winter et al. 2025 exoALMA. XVIII. Interpreting Large-scale Kinematic Structures as Moderate Warping The Astrophysical Journal Letters