• Começa com um estrondo

A maioria dos planetas do Universo são órfãos sem estrelas-mãe

Conhecidos como planetas órfãos, planetas desonestos ou planetas sem estrelas-mãe, esses 'outliers' podem ser o planeta mais comum de todos.

Principais conclusões

• Até onde podemos dizer, uma vez que você tenha uma certa massa crítica de elementos pesados ​​no Universo, você formará planetas em qualquer lugar em que forme estrelas.
• Mas muitos dos planetas em estágio inicial que se formam ao redor das estrelas serão ejetados, destinados a vagar pelo Universo para sempre como planetas desonestos ou órfãos.
• Ainda mais numeroso, no entanto, poderia ser um enorme número de objetos que se formam em torno de 'estrelas falhadas', nunca atingindo o status estelar. Esses planetas rebeldes podem ser milhares de vezes mais numerosos que as estrelas.

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Aqui no Sistema Solar, podemos observar os oito planetas de nossa estrela orbitarem com confiança, sabendo muito bem que descobrimos pelo menos a maioria dos mundos redondos e de limpeza de órbita ao redor do nosso Sol. Mas há uma história de 4,5 bilhões de anos que não podemos conhecer completamente do nosso ponto de vista hoje. Tudo o que podemos ter certeza é de quais planetas sobreviveram até agora.

E quanto aos mundos que se formaram ao redor do nosso Sol no início e depois ejetados por algum processo gravitacional violento?

E os mundos que teriam sido planetas se tivessem se formado apenas em torno de uma estrela, e não no abismo do espaço interestelar?

Nos últimos anos, começamos a encontrar esses planetas órfãos — às vezes chamados de planetas desonestos — nos espaços entre as estrelas. Com base no que sabemos sobre estrelas, gravidade e evolução cósmica, podemos fazer uma estimativa aproximada do número total de planetas no Universo, e provavelmente supera nossas estrelas em um fator de 100 a 100.000. O espaço está cheio de planetas, e a maioria deles nem tem estrelas.

Uma visualização dos planetas encontrados em órbita ao redor de outras estrelas em um trecho específico do céu sondado pela missão Kepler da NASA. Até onde podemos dizer, praticamente todas as estrelas com mais de ~25% dos elementos pesados ​​encontrados no Sol têm sistemas planetários ao seu redor, embora certas regiões estelares muito densas possam ser excepcionais.

Ao longo da geração passada, começamos a entender que sistemas solares como o nosso são a regra no Universo, e não a exceção. Estudos de exoplanetas nos mostraram, através do método de trânsito e do método de oscilação estelar, que não apenas a maioria (se não todas) as estrelas provavelmente têm planetas ao seu redor, a maioria delas provavelmente tem mundos com uma variedade de massas, tamanhos e períodos orbitais ao seu redor. É possível que as estrelas tenham gigantes gasosos nas partes internas de seus sistemas planetários, tenham muitos mundos dentro da órbita de Mercúrio ou tenham planetas muito mais distantes do que Netuno está ao redor do Sol.

Provavelmente há mais variedade entre os mundos que orbitam outras estrelas do que jamais imaginaríamos olhando apenas para o Sistema Solar. Provavelmente existem até estrelas por aí com dezenas ou dezenas de planetas orbitando-as; esperamos descobrir isso à medida que melhoramos a aparência.

O sistema TRAPPIST-1 contém os planetas mais parecidos com a Terra de qualquer sistema estelar atualmente conhecido, e é mostrado em escalas de temperatura equivalentes ao nosso próprio Sistema Solar. Esses sete mundos conhecidos só vão até aproximadamente a órbita de Vênus; é possível e talvez até provável que existam muitos outros mundos além do mais externo já descoberto. Quais mundos são semelhantes a Mercúrio, Vênus, Terra ou Marte ainda não foram determinados, mas as possibilidades de vida, tanto no passado quanto no presente, permanecem tentadoras tanto em torno de TRAPPIST-1 quanto em torno de nosso próprio Sol.

Em média, podemos dizer que existem provavelmente 10 planetas por estrela na nossa Via Láctea, sabendo que esta é uma estimativa baseada em informações incompletas. A verdadeira média pode ser um número menor, como 3, ou um número maior, como 30, mas 10 é uma estimativa razoável com base no que sabemos até agora.

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Como mencionamos anteriormente, porém, esse número representa apenas os sobreviventes que temos hoje. Ao longo da vida de um sistema solar, existem muitos mundos que são criados, mas não sobreviverão, intactos, até os dias atuais. Alguns irão colidir e se fundir com outros, formando mundos maiores. Outros irão interagir gravitacionalmente e perder energia, arremessando-os para dentro e, potencialmente, para a estrela central.

Configurações particulares ao longo do tempo, ou interações gravitacionais singulares com a passagem de grandes massas, podem resultar na ruptura e ejeção de grandes corpos de sistemas solares e planetários. Nos estágios iniciais de um sistema solar, muitas massas são ejetadas apenas das interações gravitacionais que surgem entre os protoplanetas.

Com o tempo, esses mundos gravitacionalmente puxam uns aos outros, e os planetas migram para as configurações mais estáveis ​​que podem alcançar. Normalmente, isso significa que os mundos maiores e mais massivos migram para suas configurações mais estáveis, geralmente às custas de outros mundos menores e mais leves. Na batalha cósmica pela permanência planetária, o resultado mais comum deve ser que os perdedores sejam expulsos do sistema solar para o espaço interestelar.

De acordo com simulações , para cada Sistema Solar como o nosso que se forma, deve haver pelo menos um gigante gasoso e aproximadamente 5-10 mundos rochosos menores que são ejetados no espaço interestelar, onde vagam sem teto pela galáxia. Isso já nos diz que o número de planetas sem estrelas é comparável ao número de planetas que orbitam estrelas hoje. Mas estes são apenas os planetas órfãos: planetas que já tiveram um lar em torno de uma estrela e foram separados de sua estrela-mãe pelo impulso gravitacional de seus irmãos. Estes são os “Abels” cósmicos do Universo, vítimas do fratricídio planetário.

No entanto, por mais numerosos que sejam esses mundos, com talvez alguns trilhões deles vagando pela Via Láctea, a grande maioria dos planetas rebeldes nunca teve pais. Para entender o porquê, temos que voltar a como as estrelas se formam pela primeira vez.

Nuvens moleculares escuras e empoeiradas, como esta imagem de Barnard 59, parte da Nebulosa do Cachimbo, encontrada em nossa Via Láctea, entrarão em colapso com o tempo e darão origem a novas estrelas, com as regiões mais densas formando as estrelas mais massivas. No entanto, embora haja muitas estrelas por trás dela, a luz das estrelas não pode romper a poeira; ela é absorvida até que mais da própria nebulosa fique ionizada.

Sempre que você tem uma grande e fria nuvem molecular de gás, ela se fragmenta e colapsa em vários aglomerados, onde a gravitação trabalha para puxar a massa para dentro e a radiação funciona para empurrá-la para fora. Se sua nuvem de gás for suficientemente fria e massiva o suficiente, ela pode atingir temperaturas e densidades suficientes nos núcleos dos aglomerados mais densos para acender a fusão nuclear e formar estrelas.

Dentro de uma região de formação de estrelas, está ocorrendo uma tremenda corrida: entre a gravitação, que trabalha para formar o maior número possível de estrelas com a maior massa possível, e entre a radiação, que funciona para soprar o gás e acabar com o crescimento gravitacional . Quando olhamos para um aglomerado de estrelas recém-nascido, nossos olhos nos dizem que a gravidade venceu, pois um grande número de estrelas massivas geralmente é imediatamente aparente.

O maior berçário estelar do grupo local, 30 Doradus na Nebulosa da Tarântula, tem as estrelas mais massivas até agora conhecidas pela humanidade. O que é invisível nesta foto são os milhares e milhares de estrelas de baixa massa, bem como os (prováveis) milhões de planetas desonestos que se prevê existirem.

Mas esta conclusão é um engano. Para cada estrela quente, azul e massiva que vemos, geralmente há centenas ou mesmo milhares de estrelas menores e de massa mais baixa que são difíceis de ver por causa de quão mais fracas e fracas elas são. Mas só porque eles estão ofuscados não significa que eles ainda não estão lá!

Quatro em cada cinco estrelas do Universo são anãs vermelhas: estrelas de baixa massa entre 8% e 40% da massa do Sol, mas as mais fáceis de ver são muitas dezenas ou até centenas de vezes a massa do Sol. À medida que essas estrelas massivas queimam quentes e brilhantes, elas expelem o gás que, de outra forma, formaria novas estrelas. Eles não apenas impedem que essas estrelas de baixa massa cresçam ainda mais, mas também impedem o crescimento gravitacional de possíveis estrelas em seu caminho.

A Nebulosa Carina, mostrada em luz visível (superior) e infravermelho próximo (inferior), foi fotografada pelo Telescópio Espacial Hubble em uma série de comprimentos de onda diferentes, permitindo que essas duas visões muito diferentes fossem construídas. O gás que queima na Nebulosa Carina pode estar se aglomerando em objetos semelhantes a planetas e do tamanho de planetas, mas a luminosidade e a radiação ultravioleta das estrelas massivas que conduzem a evaporação quase certamente ferverão tudo antes que a maioria desses aglomerados possa crescer em próprias estrelas.

Se você der uma olhada em toda a massa em uma nuvem molecular antes de formar estrelas, descobrirá que 90% dela volta ao meio interestelar; apenas cerca de 10% da massa acaba se tornando estrelas ou planetas. As estrelas mais massivas formam as mais rápidas, então sopram o gás restante ao longo de milhões de anos, interrompendo as possibilidades restantes de formação de estrelas em suas trilhas. Isso deixa muitas estrelas de massa baixa e intermediária no aglomerado também, mas também cria um grande número de estrelas fracassadas: aglomerados de matéria que nunca passaram do limiar para se tornar uma estrela. Esses aglomerados, apesar de nunca se formarem em torno de uma estrela, são grandes e massivos o suficiente para se encaixar na definição geofísica de um planeta.

De acordo com um estudo de 2012 , para cada estrela que se forma, existem entre 100 e 100.000 planetas nômades que também se formam, destinados a vagar, sem estrelas, pelo espaço interestelar.

Quando ocorre um evento de microlente gravitacional, a luz de fundo de uma estrela fica distorcida e ampliada à medida que uma massa intermediária viaja através ou perto da linha de visão da estrela. O efeito da gravidade interveniente dobra o espaço entre a luz e os nossos olhos, criando um sinal específico que revela a massa e a velocidade do objeto interveniente em questão. Todas as massas são capazes de desviar a luz por meio de lentes gravitacionais, e esse método pode se tornar muito bem-sucedido em revelar a população de planetas rebeldes da Via Láctea.

Pense no fato de que nosso próprio sistema solar contém centenas ou mesmo milhares de objetos que potencialmente atendem à definição geofísica de um planeta, mas são excluídos astronomicamente apenas em virtude de sua localização orbital. Agora considere que para cada estrela como o nosso Sol, provavelmente existem centenas de estrelas que falharam que simplesmente não acumularam massa suficiente para iniciar a fusão em seu núcleo. Estes são os planetas desabrigados – ou planetas desonestos – que superam em muito os planetas como o nosso, que orbitam estrelas. Esses planetas desonestos são extremamente comuns, mas devido ao fato de estarem tão distantes e não serem autoluminosos, são extraordinariamente difíceis de detectar.

Notável, então, que conseguimos encontrar quatro possível Vampiro planeta candidatos . Na vastidão do espaço, esses corpos que não emitem luz própria visível podem ser vistos, seja pela luz estelar refletida, pela emissão de sua própria luz infravermelha, ou pelos efeitos de microlentes em estrelas de fundo.

O candidato a planeta desonesto CFBDSIR2149, como fotografado no infravermelho, é um mundo gigante gasoso que emite luz infravermelha, mas não tem estrela ou outra massa gravitacional que orbita. É um dos únicos planetas desonestos conhecidos, e só foi descoberto por causa de sua massa grande o suficiente para emitir sua própria radiação infravermelha.

Quando olhamos para o nosso Universo, onde nossa própria galáxia contém cerca de 400 bilhões de estrelas e existem cerca de dois trilhões de galáxias no Universo, a percepção de que existem cerca de dez planetas para cada estrela é incompreensível. Mas se olharmos para fora dos sistemas estelares, provavelmente há entre 100 e 100.000 planetas vagando pelo espaço para cada estrela que podemos ver.

Enquanto uma pequena porcentagem deles foi ejetada de seus próprios sistemas estelares, a esmagadora maioria nunca conheceu o calor de uma estrela. Muitos são gigantes gasosos, mas ainda mais provavelmente são rochosos e gelados, com muitos deles contendo todos os ingredientes necessários para a vida. Talvez, algum dia, eles tenham sua chance. Até lá, eles continuarão a viajar, por toda a galáxia e por todo o Universo, superando em muito a estonteante variedade de luzes que iluminam o cosmos.

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