O primeiro exoplaneta confirmado em 1995 acabou por ser o que os investigadores agora descrevem como um “Júpiter quente”, um mundo enorme com uma massa semelhante à de Júpiter, mas que orbita a sua estrela em apenas alguns dias. Os cientistas pensam agora que estes planetas se formaram originalmente longe das suas estrelas hospedeiras, tal como Júpiter se formou no nosso próprio sistema solar e depois se moveu para dentro. Duas explicações principais foram desenvolvidas para descrever como ocorre esta migração interna: (1) migração hipercêntrica, onde as interações gravitacionais com outros objetos expandem a órbita do planeta e as forças das marés perto do cabo eventualmente o tornam mais circular; e (2) migração de disco, onde o planeta espirala lentamente para dentro enquanto ainda está embutido no disco protoplanetário circundante.
Determinar qual desses dois caminhos um Júpiter quente em particular seguiu foi um desafio. A alta excentricidade pode inclinar o eixo orbital de um planeta em relação ao eixo de rotação da sua estrela, criando uma perturbação detectável. No entanto, as forças das marés perto da estrela podem apagar gradualmente esse erro ao longo do tempo. Como uma órbita alinhada pode resultar de qualquer um dos processos, os astrónomos não têm uma forma fiável de detectar planetas formados através da migração de discos.
Uma nova técnica baseada em escalas de tempo de migração
Para superar este problema, uma equipe liderada pelo estudante de doutorado Yugo Kawai e pelo professor assistente Akihiko Fukui da Escola de Pós-Graduação em Artes e Ciências da Universidade de Tóquio desenvolveu um novo método que se concentra no tempo necessário para que ocorra uma migração de alta concentração.
Neste cenário de transição, um planeta segue primeiro uma trajectória altamente alongada antes da sua órbita se tornar circular novamente à medida que se aproxima repetidamente da sua estrela. A quantidade de tempo necessária para esta rodada depende de vários fatores, incluindo a massa do planeta, características orbitais e força das marés. Para que um Júpiter quente se tenha formado através de acreção hipercêntrica, este período orbital deve ser inferior à idade do seu sistema planetário. Depois de calcular os períodos orbitais de mais de 500 Júpiteres quentes conhecidos, os investigadores encontraram cerca de 30 planetas que não cumpriam este requisito. Estes planetas têm órbitas circulares, embora os seus períodos orbitais calculados excedam as idades dos seus sistemas.
Evidências que apoiam a migração de disco
Os Júpiteres quentes neste grupo correspondem a outras expectativas para planetas viajando para dentro de um disco. As suas órbitas não mostram sinais de perturbação, sugerindo que o seu movimento em direção à estrela foi suave, em vez de fortemente influenciado por interações gravitacionais perturbadoras. Vários destes planetas também fazem parte de sistemas multiplanetários, uma configuração que trânsitos altamente excêntricos geralmente perturbam, uma vez que este processo pode espalhar ou ejetar planetas vizinhos.
Ansioso pelo que esses planetas podem revelar
Encontrar planetas que retenham evidências claras de como se moveram é essencial para juntar as peças da história dos sistemas planetários. Estudos futuros das suas atmosferas e composições elementares poderão identificar regiões do disco onde se formaram originalmente, fornecendo uma visão mais profunda sobre a origem e evolução dos Júpiteres quentes.
