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Cientistas estão propondo um novo tipo de planeta

Concepção artística de um objeto do tamanho de Marte colidindo com a Terra, iniciando o processo que eventualmente criou nossa Lua. Créditos: Joe Tucciarone
Há um novo tipo de planeta por aí, embora esse tipo não seja encontrado em sistemas solares maduros como o nosso. Na verdade, é mais um estágio de formação que os planetas como a Terra podem passar e sua existência ajuda a explicar a relação entre a Terra e a Lua.

O novo tipo de planeta é uma massa de rocha giratória, quente e vaporizada, em forma de rosca, formada com tamanho de planeta, chocando-se umas nas outras. Ao explicarem esse novo tipo de planeta, a dupla de cientistas por trás do estudo o chamaram de 'sinestia'. Simon Lock, estudante de pós-graduação na Universidade de Harvard, juntamente com Sarah Stewart, professora do Departamento de Ciências Planetária e da Terra, da Universidade da Califórnia, dizem que a Terra já foi sinestia em algum período de sua existência.

Planetas rochosos como a Terra são resultado da acreção de corpos menores ao longo do tempo. Objetos com alta energia e grande momento angular poderiam formar uma sinestia, um estágio transitório na formação planetária onde a rocha vaporizada orbita o resto do corpo. Nesta imagem, cada um dos três estágios tem a mesma massa.
A teoria de formação planetária atual é a seguinte: quando uma estrela se forma, o material sobreposto está em movimento em torno da estrela. Este material remanescente é chamado de disco protoplanetário. O material "coagula" em corpos maiores a medida que os menores colidem e se juntam.

À medida que os corpos se tornam cada vez maiores, a força de suas colisões também se tornam maior. Quando dois grandes corpos colidem, seu material rochoso derrete. Então, o corpo recém-criado esfria, e se torna esférico. Entende-se que é assim que a Terra e os outros planetas rochosos do nosso Sistema Solar se formaram.

Lock e Stewart olharam para este processo e perguntaram o que aconteceria se o corpo resultante estivesse girando rapidamente.

Quando um corpo está girando, a lei de conservação do momento angular entra em jogo. Essa lei diz que um corpo girando vai girar até que um torque externo diminua sua velocidade. Um exemplo freqüentemente usado é o caso da patinação artística. Ele ajuda a explicar isso.

Quando uma patinadora está girando rapidamente, ela estende os braços para diminuir a velocidade de giro. Quando ela trás os braços para perto de seu corpo, ela acelera novamente. Seu momento angular é conservado.

Este vídeo curtinho mostra patinadores artísticos e a física em ação.

Se você não gosta de patinação artística, este usa a Terra para explicar o momento angular.

Agora, tome o exemplo de um par de patinadores artísticos. Quando ambos estão girando e os dois se juntam segurando as mãos e braços um do outro, seu momento angular é somado e conservado.

Substituir os dois patinadores por dois planetas é o que os dois cientistas por trás do estudo querem modelar. O que aconteceria se dois grandes corpos com alta energia e grande momento angular colidissem uns com os outros?

Se os dois corpos tivessem temperaturas suficientemente elevadas e um momento angular suficientemente alto, um novo tipo de estrutura planetária iria se formar: a sinestia.
"Nós olhamos para as estatísticas de impactos gigantes e descobrimos que eles podem formar uma estrutura completamente nova." - Professor Sarah Stewart, Departamento de Ciências Planetária e da Terra, da Universidade da Califórnia.
Como explicado em um comunicado de imprensa da Universidade da Califórnia, para que uma sinestia seja formada, parte do material vaporizado da colisão deve entrar em órbita. Quando uma esfera é sólida, cada ponto nela está girando na mesma velocidade. Mas quando parte do material é vaporizado, seu volume se expande. Se ele se expande o suficiente e se o seu movimento for rápido o suficiente, este deixa a órbita e forma uma enorme sinestia em forma de disco.

Outras teorias propuseram que dois corpos suficientemente grandes poderiam formar uma massa derretida em órbita após colidir. Mas se os dois corpos tivessem energia e temperatura suficientemente altas para vaporizar parte da rocha, a sinestia resultante ocuparia um espaço muito maior.
"O principal problema com a busca de sinestias em torno de outras estrelas é que elas não duram muito tempo. Estes são transitórios, objetos em evolução que são feitos durante a formação do planeta." - disse a professora Sarah Stewart, Universidade da Califórnia
Essas sinestias provavelmente não durariam muito. Elas esfriam rapidamente e se condensam de volta em corpos rochosos. Para um corpo do tamanho da Terra, a sinestia pode durar apenas cem anos.

A estrutura das sinéstias lança alguma luz sobre como as luas são formadas. A Terra e a Lua são muito semelhantes em termos de composição, por isso é provável que eles se formaram como resultado de uma colisão. É possível que a Terra e a Lua se formassem a partir da mesma sinestia.

Estas sinestesias foram modeladas (em computador), mas não foram observadas. No entanto, o Telescópio Espacial James Webb terá o poder de olhar em discos protoplanetários e ver planetas se formando. Será que ele vai observar uma sinestia?

"Estos são transitórios, objetos evolutivos que são feitos durante a formação do planeta." - Professor Sarah Stewart, UC Davis

Em uma troca de e-mails com o Universe Today, a Dra. Sarah Stewart da Universidade da Califórnia, uma das cientistas por trás do estudo, disse-nos que "A questão principal com a busca de sinestias  em torno de outras estrelas é que elas não duram muito tempo. Estes são objetos transitórios, evoluindo durante a formação do planeta."

"Assim, a melhor aposta para encontrar um sinestia rochosa é em sistemas novos onde o corpo está próximo à estrela. Para os planetas gigantes gasosos, eles podem formar uma sinestia por um período de sua formação. Estamos chegando perto de ser capazes de obter imagens de discos circum-planetários em outros sistemas de estrelas."

Uma vez que tivermos a capacidade de observar planetas se formando em seus discos circunstelares, poderemos descobrir que as sinestias são mais comuns do que se imagina. De fato, os planetas podem passar pelo estágio de sinestia várias vezes. O Dr. Stewart nos disse que "Com base nas estatísticas apresentadas em nosso trabalho, esperamos que a maioria (mais de metade) dos planetas rochosos que se formam semelhante a Terra se tornaram sinestias uma ou mais vezes durante o estágio de gigante impacto de acreção."


[Tradução: @difurlan1]

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