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Harmonia planetária ao redor de TRAPPIST-1 salvou o sistema da destruição

Concepção artística dos sete planetas que tem tamanho similar a Terra, que orbitam a estrela TRAPPIST-1.
Quando a NASA anunciou a descoberta do sistema TRAPPIST-1 em fevereiro, ela causou bastante agitação, e com razão. Três de seus sete planetas do tamanho da Terra estavam na zona habitável da estrela, o que significa que eles podem abrigar condições adequadas para a vida.

Mas um dos enigmas principais da pesquisa original que descreve o sistema era que o sistema parecia ser instável.


"Se você simular o sistema, os planetas começam a colidir uns com os outros em menos de um milhão de anos", diz Dan Tamayo, um pós-doutorado do Centro de Ciência Planetária de Scarborough.

"Isso pode parecer um longo tempo, mas sob a perspectiva astronômica, um milhão de anos é realmente apenas um piscar de olhos. Seria muita sorte nossa descobrir TRAPPIST-1 antes que ele se auto-destruísse. Então deve haver uma razão pela qual ele permanece estável."

Tamayo e seus colegas parecem ter encontrado uma razão. Em uma nova pesquisa publicada na revista Astrophysical Journal Letters, eles descrevem os planetas de TRAPPIST-1 como sendo um sistema chamado de "cadeia ressonante", o que pôde estabilizar fortemente o sistema.

Nas configurações ressonantes, os períodos orbitais dos planetas formam relações de números inteiros. É um princípio muito técnico, mas um bom exemplo é como Netuno orbita o Sol três vezes no mesmo tempo que Plutão leva para realizar duas órbitas. Isso é algo muito bom para Plutão, porque de outra forma ele não existiria. Uma vez que as órbitas dos dois planetas se cruzam, se as coisas fossem aleatórias, eles colidiriam. Porém, por causa da ressonância, as posições dos planetas em relação uma à outra continuam se repetindo.

"Há um padrão de repetição rítmica que garante que o sistema permaneça estável durante um longo período de tempo", diz Matt Russo, pós-doutorado no Instituto Canadense de Astrofísica Teórica (CITA), que vem trabalhando em maneiras criativas de enxergar o sistema.

TRAPPIST-1 leva esse princípio a um nível completamente diferente, com todos os sete planetas estando em uma cadeia de ressonâncias. Para ilustrar sua notável configuração, Tamayo, Russo e seu colega Andrew Santaguida, juntamente com o estúdio de Toronto, Thought Café, criaram uma animação onde os planetas tocam uma nota de piano toda vez que passam na frente de sua estrela anfitriã e um tambor bater cada vez que um planeta ultrapassa seu vizinho mais próximo.


Os astrofísicos juntaram-se a um estúdio de animação em Toronto para ilustrar a notável configuração do sistema TRAPPIST-1.

Pelo fato dos períodos dos planetas serem proporcionais a cada um, seu movimento cria um padrão de repetição constante que é similar com a música tocada. As taxas de frequência simples também é o que faz duas notas soarem agradáveis quando tocadas juntas. 

"A maioria dos sistemas planetários são como bandas de músicos amadores tocando em velocidades diferentes", diz Russo. "TRAPPIST-1 é diferente, é um supergrupo com todos os sete membros sincronizando seus instrumentos em tempo quase perfeito".

Mas, como observa Tamayo, mesmo as órbitas sincronizadas não sobrevivem necessariamente muito tempo. Por razões técnicas, a teoria do caos também requer alinhamentos orbitais precisos para garantir que os sistemas solares permaneçam estáveis. Isso pode explicar por que as simulações feitas no artigo original de descoberta resultaram rapidamente em planetas colidindo uns com os outros.

"O sistema não está condenado, as configurações estáveis ​​são muito exatas", diz ele. "Não podemos medir todos os parâmetros orbitais suficientemente bem nesse momento, então os sistemas simulados resultaram em colisões porque as configurações não eram precisas."

A fim de entender isso, Tamayo e sua equipe olharam para o sistema TRAPPIST-1 não como ele é hoje, mas como ele pôde ter se formado. Quando o sistema estava nascendo através de um disco de gás, os planetas deveriam ter migrado um em relação ao outro, permitindo que o sistema se estabelecesse naturalmente em uma configuração ressonante estável.

"Isso significa que, no início, a órbita de cada planeta se auto ajustou para tornar-se harmoniosa com seus vizinhos, da mesma forma que os instrumentos são sintonizados por uma banda antes de começar a tocar", diz Russo. "É por isso que a animação produz uma música tão bonita."

A equipe testou as simulações usando o conjunto de supercomputadores do Instituto Canadense de Astrofísica Teórica (CITA) e descobriu que o modelo gerado permaneceu estável enquanto puderam executá-lo. Eles executaram cerca de 100 vezes mais do que o necessário para as simulações no artigo da pesquisa original que descreveu TRAPPIST-1.

"Parece até um pouco poético que esta configuração especial que pode gerar música tão notável também pode ser responsável pelo sistema que sobrevive até hoje", diz Tamayo.



[Tradução: @difurlan1]



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