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Por que exoplanetas do tamanho da Terra são raros no universo?

Uma equipe de astrofísicos liderada por André Izidoro, da Universidade Rice, produziu um novo modelo que pode explicar dois grandes mistérios dos exoplanetas, mundos que orbitam outras estrelas. A maioria deles tem grandes dimensões, e aqueles com raio de 1,8 vezes o da Terra são incrivelmente raros. Outra característica curiosa é que planetas vizinhos com tamanho parecido são encontrados em sistemas com órbitas harmônicas.

Para o estudo, os pesquisadores trabalharam com um supercomputador que executou um modelo de migração planetária, simulando os primeiros 50 milhões de anos de evolução de um sistema planetário. No modelo, os discos protoplanetários de gás e poeira interagiam com os planetas em migração, “puxando-os” para perto das estrelas e mantendo-os em ressonância orbital.

A ressonância ocorre quando dois corpos têm períodos orbitais relacionados por proporção, como no caso de dois planetas que orbitam uma estrela em ressonância de 2:1; neste caso, um leva aproximadamente o dobro do tempo que o outro para orbitá-la. No Sistema Solar, Netuno e Plutão têm ressonância de 2:3; portanto, a cada duas voltas de Plutão ao redor do Sol, Netuno completa três.

Gráfico que ilustra a baixa quantidade de exoplanetas com 1,8 vezes o raio da Terra, com base em dados do telescópio Kepler (Imagem: Reprodução/A. Izidoro/Rice University)
Gráfico que ilustra a baixa quantidade de exoplanetas com 1,8 vezes o raio da Terra, com base em dados do telescópio Kepler (Imagem: Reprodução/A. Izidoro/Rice University)

Com o tempo, o disco desaparece e causa instabilidades orbitais, capazes de induzir os planetas a colidirem entre si. Até então, os modelos de migração planetária foram usados para estudar os sistemas que apresentavam ressonância orbital, e as conclusões representam descobertas importantes para os autores, que sugere que os planetas formados podem ser de dois “tipos”.

Existem as superterras, planetas rochosos secos e 50% maiores que a Terra, e os “mininetunos”, ricos em água congelada e com diâmetro 2,5 vezes maior que nosso planeta. Para Izidoro, as novas observações parecem apoiar estes resultados e representam conflitos com visões tradicionais, que consideram que ambos os tipos eram exclusivamente planetas com baixa quantidade de água e estrutura rochosa.

Izidoro destaca que a equipe pode ser a primeira a explicar o “vale do raio” (a baixa quantidade de planetas com raio de 1,8 vezes o da Terra) com um modelo de formação de planetas e evolução dinâmica, que também considera as restrições de diferentes observações. “Também conseguimos mostrar que um modelo de formação planetária considerando impactos gigantes é consistente com a característica da harmonia orbital deles”, disse.

O artigo com os resultados do estudo foi publicado na revista Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Canaltech

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