Estudo descobre que um planeta gigante pode ter “escapado” do nosso sistema solar

Embora Plutão tenha perdido seu status de “Planeta Nove“Quando a classificação foi rebaixada para um planeta anão, há ampla evidência de que nosso sistema solar teve ou Ela atualmente tem Um grande planeta longe de Plutão pode um dia reivindicar o antigo manto de Plutão e se tornar Nono planeta direito. Os padrões orbitais regulares incomuns observados no Cinturão de Kuiper indicam que alguns corpos celestes maiores que Plutão espreitam fora da faixa distante de detritos gelados na borda do Sistema Solar onde Plutão, Éris e os outros planetas anões vivem.

A existência hipotética do distante Planeta Nove, ou ‘Planeta X’, ainda é controversa, mas as evidências continuam a crescer a seu favor. Certamente, esta não seria a primeira vez que um planeta hipotético seria encontrado. Netuno foi o primeiro planeta a ser encontrado estudando as órbitas de outros corpos do sistema solar. Curiosamente, sua localização foi descoberta por previsões extraídas de relatos de caneta e papel sobre observações do telescópio.

Sem querer, a astronomia moderna papel A natureza descobriu que há uma alta probabilidade de que um gigante gasoso, semelhante aos do sistema solar externo, tenha sido rapidamente ejetado de sua órbita ao redor do sol no início da evolução do sistema solar. A presença do Planeta Nove “desaparecido” tão cedo na formação da história do Sistema Solar explicaria muito de como e por que o Sistema Solar se parece com hoje.

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Para modelar o nascimento e a evolução de possíveis sistemas estelares, a equipe de cientistas colaboradores da China, França e Estados Unidos executou quase 14.000 simulações do sistema solar primitivo para ver como ele se parece hoje, com quatro Terras. Os planetas e o cinturão de asteróides orbitam perto do sol, quatro planetas gasosos orbitam mais longe e corpos rochosos e frios estão espalhados atrás dos gigantes gasosos.

Curiosamente, as simulações indicam fortemente a presença de instabilidade precoce nas órbitas dos planetas gigantes – Júpiter, Saturno, Urano, Netuno e possivelmente o nono planeta. Tais objetos teriam estado muito mais próximos do Sol primordial em algum momento, antes que o gás se aglutinasse no Sol e realmente causasse poderosas reações de fusão que expeliam gás e poeira para fora, incluindo os planetas mencionados acima. Os cientistas acreditam que isso resultou em um deslocamento rápido e caótico em suas órbitas atuais.

Simulações indicam que, nos primeiros dias, os gigantes gasosos tinham órbitas muito circulares e regulares em intervalos regulares do Sol; Depois que a estrela em brotamento começou a comprimi-los para fora, eles experimentaram uma transição instável de órbitas comprimidas para órbitas alinhadas com o plano do disco para órbitas atuais.

Senhor Seth Jacobson da Michigan State University, que esteve envolvido no estudo, descreveu isso como uma “fonte global de instabilidade planetária na galáxia”.

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“Achamos que todos os discos passam por isso, que é o que os astrônomos chamam de fase de disco de transição, onde o disco é evaporado opticamente de dentro para fora”, disse Jacobson ao Salon, referindo-se ao disco protoplanetário de gás e poeira que anteriormente pintou (e todos ) sistemas solares. Podemos ver sistemas solares nascentes se formando ao redor da galáxia da mesma maneira, indicando um padrão semelhante ao de todos os sistemas solares.

“O que é realmente notável é que os astrônomos extra-solares já confirmaram que uma porcentagem muito alta de sistemas de gás gigantes, bem como sistemas de super-Terra, passaram por instabilidade do sistema planetário, e achamos que o sistema solar é semelhante”, continuou Jacobson.

Dentro de uma nuvem em colapso de detritos estelares – uma nebulosa solar gasosa e possivelmente um remanescente de supernova morta – nosso sol primordial está começando a se aquecer. O aquecimento de elementos gasosos ionizados no disco e a emissão de fótons energéticos do nosso jovem Sol acabaram levando o gás a ser expelido do disco protoplanetário por evaporação.

A borda interna desse disco gasoso teoricamente “puxaria” os planetas com ele à medida que se expandisse para fora. Jacobson disse que a localização inicial dos gigantes gasosos no interior do sistema solar seria um “catalisador muito forte para a instabilidade”. Isso poderia ter feito com que um mundo do tipo Planeta Nove fosse ejetado do sistema solar para sempre.

De fato, em 90% dos cenários simulados, essa instabilidade foi desencadeada. As órbitas dos planetas são estáveis ​​há bilhões de anos em nosso sistema solar. No entanto, o mistério do desenvolvimento inicial do nosso sistema solar permanece obscuro. A localização dos asteróides troianos de Júpiter e os satélites irregulares dos planetas gigantes indicam uma redistribuição caótica como acontece com a composição diversa da Terra e sua lua, que exige muita mistura entre os diferentes corpos. (que isso amplamente acreditado que um objeto do tamanho de Marte chamado Theia colidiu com a Terra primitiva, e o material ejetado formou a Lua.)

Especialistas agora percebem que o momento da migração do planeta gigante tem sido um problema. A evidência geológica também está radicalmente desatualizada para a escala de tempo deste modelo, conhecido como o modelo “Nice” (como em Nice, França): Especificamente, uma série de três artigos apareceu em uma edição da Nature que apresentou uma solução, sugerindo em The Origem do Planeta Gigante A instabilidade ocorreu aproximadamente meio bilhão de anos após a formação do Sistema Solar, e teria dependido do encontro gravitacional entre dois planetas para desencadear uma série de reações desestabilizadoras.

“A instabilidade sempre ocorrerá muito cedo na história do sistema solar, alguns milhões de anos após seu início”, acrescentou Jacobson. “O Sol ainda estava em sua constelação na época. Se houve um gigante de gelo ejetado, esse gigante de gelo pode não ter sido ejetado. Pode ter sido capturado nesta órbita elíptica.”

Se a expulsão for muito tarde, provavelmente será um planeta rebelde. Neste cenário de movimento, começando com 10 milhões de anos de formação em vez de 500 milhões de anos na era do Sistema Solar, a incubação aglomerado estelar O sistema pode nascer na interceptação do planeta fugitivo. O resultado é uma órbita elíptica estendida.

“Durante a vida útil de um disco de nebulosa protoplanetária, a quantidade de gás no disco diminui com o tempo”, enfatizou Jacobson. “Somente quando o disco realmente tem a quantidade de gás no disco muito baixa pode ocorrer o efeito de fotoevaporação. Então o efeito de fotoevaporação se move muito rapidamente. A fase do disco de transição é realmente muito curta e limpa o disco de dentro para fora. ” O efeito é semelhante ao de uma poça de água ao redor do fogão, pois a água mais próxima do fogo evapora rapidamente e demora um pouco mais.

Jacobson disse que o movimento dos planetas foi um resultado surpreendente da simulação. “O que eu acho que nós não apreciamos completamente até começarmos esta simulação é que ainda há gás suficiente no disco e esse processo ainda leva tempo suficiente para impactar significativamente as órbitas do planeta enquanto o processo está acontecendo”, Dunn .

Por que o sistema solar se parece com isso: