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Por que as estrelas e o Sol são maiores que a Terra e demais planetas?

·6 minuto de leitura

O Sol é o maior objeto do Sistema Solar e tem 10 vezes o diâmetro de Júpiter, que é o maior dos planetas do nosso “quintal” cósmico. Mas por que essa diferença de tamanhos ocorre? Será que em todos os sistemas estelares do universo a estrela é sempre maior que seus planetas? Bem, talvez a resposta possa surpreendê-lo.

Antes de entender por que as estrelas parecem ser sempre maior que seus planetas, é preciso ter em mente que, no universo, tamanho e massa são propriedades distintas. Às vezes, objetos muito grandes também são muito massivos, como é o caso do nosso Sol, mas objetos muito massivos, como estrelas de nêutrons e buracos negros, tendem a ser muito pequenos, por a gravidade ser alta o suficiente para esmagá-los.

Na verdade, a massa do Sol também pode ser um pouco maior do que parece — ele corresponde a 99,8% da massa de todo o Sistema Solar! Saturno, por outro lado, é um planeta enorme, mas de densidade (relação entre massa e tamanho) tão baixa que, se fosse jogado em uma grande piscina cósmica, boiaria.

Densidade dos planetas do Sistema Solar (Imagem: Reprodução/NASA)
Densidade dos planetas do Sistema Solar (Imagem: Reprodução/NASA)

Compreender a diferença entre tamanho e massa é fundamental para saber se pode haver planetas maiores que suas estrelas, pois a massa é a quantidade de matéria que compõe os objetos. As estrelas são muito boas em aglutinar a maior parte do material (gás e poeira) para si em seus momentos iniciais de formação, por isso não sobra tanta matéria para outros objetos tão massivos surgirem — exceto quando duas estrelas se formam a partir da mesma nuvem.

Enquanto a estrela pega para si a maior parte da matéria para se formar, os planetas, asteroides e cometas se formam a partir do disco protoplanetário que gira ao redor da nova estrela. Podemos dizer que esse disco é o farelo do pão que caiu embaixo da mesa enquanto a estrela se alimentava de todo o gás e poeira que podia. Mesmo assim, planetas podem ser realmente grandes, usando pouco material — tornando-se mundos ultraleves, também conhecidos como super-puffs.

Mas esse não é o único fator em jogo, nem o principal. Lembra que algumas nuvens de matéria podem formar duas estrelas binárias? Isso ocorre quando há gás e poeira o suficiente para que um objeto em formação se torne uma estrela. E é aqui onde chegamos ao cerne da questão — o que é preciso para formar uma estrela, se os planetas também são feitos do mesmo tipo de material? A resposta é: massa.

Disco protoplanetário ao redor de uma estrela. É desse material que se formam os planetas (Imagem: Reprodução/NAOJ)
Disco protoplanetário ao redor de uma estrela. É desse material que se formam os planetas (Imagem: Reprodução/NAOJ)

Quanto mais massa um objeto adquire, maior sua gravidade, e quanto maior a gravidade desse corpo, mais suas partículas serão atraídas em direção ao núcleo. Aliás, é por isso que objetos no universo tendem a ganhar formato arredondado — cada partícula de toda a superfície tende a ser atraído para o centro e escolherá um caminho preferencial, ou mais curto, o que resulta na forma esférica.

Ok, mas como a massa faz as estrelas se tornarem estrelas? É que se o objeto em formação ultrapassar uma determinada quantidade de massa, a pressão e a temperatura em seu núcleo começará a fundir os elementos, começando pelo hidrogênio, que é o mais comum em todo o universo. A fusão de átomos é um processo que libera sempre muita energia, por isso a estrela começa a irradiar. Com o passar de alguns milhares de anos, essa fusão ininterrupta será o suficiente para gerar a energia e a radiação de uma estrela.

Nada disso acontece com planetas, simplesmente porque eles não ganharam massa o suficiente para começar a fusão nuclear. Mas há alguns objetos que se tornaram maiores que planetas e não conseguiram começar a fusão de hidrogênio: as anãs marrons. Elas até conseguem fundir um pouco de deutério, mas é insuficiente para emitir radiação além do infravermelho.

Nessa ilustração, o lado mais afastado do disco protoplanetário é composto de gelo, assim como deve ter sido o Sistema Solar em sua formação (Imagem: Reprodução/NASA/JPL Caltech/Invader Xan)
Nessa ilustração, o lado mais afastado do disco protoplanetário é composto de gelo, assim como deve ter sido o Sistema Solar em sua formação (Imagem: Reprodução/NASA/JPL Caltech/Invader Xan)

Outro ponto que merece destaque é que os planetas em um sistema estelar não são necessariamente formados a partir dos mesmos materiais. O disco protoplanetário não é homogêneo, e possui materiais diferentes nas regiões mais próximas e mais afastadas da estrela. Após a linha gelo, os elementos mais pesados ​​estão em menor proporção em relação à parte mais interna do disco. Isso significa que os objetos que nascem mais afastados têm chances de ser menos densos.

Então, teoricamente as estrelas são maiores que seus planetas porque elas precisam de toda a massa que puder capturar para iniciar a fusão nuclear. Se algum planeta em sua órbita “ousar” crescer o suficiente para ficar do mesmo tamanho de sua estrela, provavelmente ele se tornará uma estrela também. Mas há uma exceção: os planetas ultraleves. Será que, mesmo com pouca matéria, um planeta pode ficar inchado até alcançar o diâmetro de uma estrela?

É neste ponto que o universo pode nos surpreender, porque uma estrela não é necessariamente tão grande quanto o Sol (que está muito longe de ser um dos maiores do universo). Algumas das categorias de estrelas pequenas são as anãs brancas e anãs vermelhas. Bem, a primeira talvez não conte, pois se trata de estrelas mortas. Já a segunda categoria é mais interessante, porque são estrelas ainda ativas e realmente pequenas.

Algumas estrelas, como a EBLM J0555-57Ab e a 2MASS J05233822-1403022, são tão pequenas que (se as conclusões baseadas nas observações estiverem corretas) mal têm massa suficiente para fundir hidrogênio em seus núcleos. Elas no limite para se tornar uma estrela — ou seja, não se tratam de anãs marrons, e sim estrelas de fato — mas são menores que Júpiter! Isso prova que uma estrela pode ser menor que alguns planetas existentes no universo.

A estrela Trappist-1, que tem sete planetas em sua órbita, é pouca coisa maior que Júpiter (Imagem: Reprodução/ESO/O. Furtak)
A estrela Trappist-1, que tem sete planetas em sua órbita, é pouca coisa maior que Júpiter (Imagem: Reprodução/ESO/O. Furtak)

Contudo, os astrônomos ainda não sabem dizer se uma estrela pode ser menor que um planeta na sua própria órbita. Ou seja, não sabemos se anãs vermelhas conseguem formar planetas maiores que elas próprias. De acordo com as descobertas até o momento, os gigantes gasosos em torno das anãs vermelhas são raros, embora algumas delas tenham planetas rochosos, como a Terra. Para piorar, estrelas menores são mais escuras, o que dificulta a detecção.

Estatisticamente, não é impossível que as anãs vermelhas realmente pequenas formem gigantes gasosos, ou mesmo “super-puffs”, mas é bastante improvável. Por outro lado, as anãs vermelhas são a maioria em nossa galáxia — constituem 70% das estrelas na Via Láctea. Então, se existe alguma probabilidade de gigantes gasosos orbitarem uma anã vermelha, esses sistemas podem estar em algum lugar próximo de nós.

Fonte: Canaltech

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