Quatro classes de sistemas planetários

Como ervilhas em uma vagem

“Mais de uma década atrás, os astrônomos notaram, com base em observações com o então inovador telescópio Kepler, que os planetas em outros sistemas geralmente se assemelham a seus respectivos vizinhos em tamanho e massa – como ervilhas em uma vagem”, diz o principal autor do estudo, Lokesh Mishra, pesquisador. na Universidade de Berna e Genebra, bem como no NCCR PlanetS. Mas por muito tempo não ficou claro se esse achado se devia a limitações dos métodos observacionais. “Não foi possível determinar se os planetas em qualquer sistema individual eram semelhantes o suficiente para cair na classe dos sistemas ‘ervilhas em uma vagem’, ou se eram bastante diferentes – assim como em nosso sistema solar”, diz Mishra.

Portanto, o pesquisador desenvolveu uma estrutura para determinar as diferenças e semelhanças entre planetas dos mesmos sistemas. E ao fazer isso, ele descobriu que não existem duas, mas quatro dessas arquiteturas de sistema.

Quatro classes de sistemas planetários

“Chamamos essas quatro classes de ‘semelhantes’, ‘ordenadas’, ‘antiordenadas’ e ‘mistas'”, diz Mishra. Os sistemas planetários nos quais as massas dos planetas vizinhos são semelhantes entre si, têm arquitetura semelhante. Sistemas planetários ordenados são aqueles em que a massa dos planetas tende a aumentar com a distância da estrela – assim como no nosso sistema solar. Se, por outro lado, a massa dos planetas diminui aproximadamente com a distância da estrela, os pesquisadores falam de uma arquitetura antiordenada do sistema. E arquiteturas mistas ocorrem, quando as massas planetárias em um sistema variam muito de planeta para planeta.

“Esta estrutura também pode ser aplicada a quaisquer outras medições, como raio, densidade ou frações de água”, diz o coautor do estudo Yann Alibert, professor de Ciências Planetárias da Universidade de Berna e do NCCR PlanetS. “Agora, pela primeira vez, temos uma ferramenta para estudar os sistemas planetários como um todo e compará-los com outros sistemas.”

As descobertas também levantam questões: qual arquitetura é a mais comum? Quais fatores controlam o surgimento de um tipo de arquitetura? Quais fatores não desempenham um papel? Algumas delas, os pesquisadores podem responder.

Uma ponte que abrange bilhões de anos

“Nossos resultados mostram que sistemas planetários ‘semelhantes’ são o tipo mais comum de arquitetura. Cerca de oito em cada dez sistemas planetários em torno de estrelas visíveis no céu noturno têm uma arquitetura ‘semelhante'”, diz Mishra. “Isso também explica por que evidências dessa arquitetura foram encontradas nos primeiros meses da missão Kepler”. O que surpreendeu a equipe foi que a arquitetura “ordenada” – aquela que também inclui o sistema solar – parece ser a classe mais rara.

Segundo Mishra, há indícios de que tanto a massa do disco de gás e poeira de onde emergem os planetas, quanto a abundância de elementos pesados ​​na respectiva estrela desempenham um papel. “De discos e estrelas bastante pequenos e de baixa massa com poucos elementos pesados, surgem sistemas planetários ‘semelhantes’. Discos grandes e massivos com muitos elementos pesados ​​na estrela dão origem a sistemas mais ordenados e anti-ordenados. Sistemas mistos emergem do meio discos de tamanho grande. Interações dinâmicas entre planetas – como colisões ou ejeções – influenciam a arquitetura final,” explica Mishra.

“Um aspecto notável desses resultados é que eles vinculam as condições iniciais da formação planetária e estelar a uma propriedade mensurável: a arquitetura do sistema. Bilhões de anos de evolução se estendem entre eles. Pela primeira vez, conseguimos superar essa enorme lacuna temporal e fazer previsões testáveis. Será emocionante ver se eles vão se manter”, conclui Alibert.