Retrocesso quinta-feira: a maioria dos planetas do universo são sem-teto
Crédito da imagem: David A. Aguilar (CfA).
Normalmente pensamos em planetas como sinônimos de gigantes gasosos ou mundos rochosos orbitando uma estrela-mãe. Todos deveriam ter tanta sorte.
Você não pode ficar sozinho se gosta da pessoa com quem está sozinho. – Wayne Dyer
É realmente uma noção romântica quando você pensa sobre isso: os céus, a Via Láctea, são alinhados com centenas de bilhões de estrelas, cada uma com suas próprias e variadas histórias de nascimento e história. Alguns deles são maciços e brilhantes, alguns são menores e escuros; alguns nasceram há apenas alguns milhões de anos, outros são quase tão antigos quanto o próprio Universo. Mas há uma coisa que praticamente todos eles devem ter em comum: sistemas solares.
Crédito da imagem: Hubei Zhixingben da AstroArts, via http://www.astroarts.jp/photo-gallery/photo/13870.html .
Mas além disso – além das estrelas e de todos os corpos que as orbitam – há um grande número de planetas sem estrelas centrais: o planetas desonestos da nossa galáxia.
Achamos que isso é verdade em todos os lugares do Universo, desde pequenos aglomerados de estrelas até o espaço interestelar e os núcleos de galáxias gigantes. Tanto quanto podemos dizer, existem pelo menos tantos planetas sem estrelas vagando pelo cosmos quanto há estrelas, e provavelmente muito mais do que isso. Isso significa que, para cada ponto de luz que você vê, existem muitos pontos massivos que você não ver, uma vez que não emitem luz visível própria.
Crédito da imagem: Southwest Research Institute.
Observacionalmente, descobrimos recentemente uma série de possível Vampiro planeta candidatos . Mas você tem que reconhecer que esses planetas autônomos são tão difíceis de detectar mesmo com nosso melhor equipamento moderno (e, mesmo assim, são visíveis apenas de suas assinaturas de calor muito fracas no infravermelho) que esperamos que deve haver muitos, muitos mais do que vimos até agora. Ainda assim, o fato de serem tão difíceis de encontrar combinado com o fato de ainda encontrarmos um bom número até agora é promissor. Se você está curioso, não pode deixar de se perguntar de onde vêm esses planetas desonestos!
Uma fonte de candidatos atraente é próxima e querida de todos nós.
Crédito da imagem: Axel M. Quetz (MPIA).
Sabemos como os sistemas solares gostam da nossa própria forma: após o colapso gravitacional criar uma região do espaço onde a fusão se inflama, você acaba com uma estrela central com um disco protoplanetário ao seu redor. Perturbações gravitacionais surgem no disco, que atraem cada vez mais matéria de seus arredores, enquanto o calor da estrela central recém-formada gradualmente sopra muito do gás mais leve para o meio interestelar. Com o tempo, essas perturbações gravitacionais se transformam em asteroides, planetas rochosos e, eventualmente – para os maiores – gigantes gasosos.
Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech.
A questão é que esses mundos não apenas orbitam sua estrela central, eles também gravitacionalmente se puxam um para o outro! Com o tempo, esses planetas migram para as configurações mais estáveis que podem atingir, e isso geralmente significa os mundos maiores e mais massivos migrando para deles configurações mais estáveis, muitas vezes à custa de outros mundos.
PARA mostras de simulação recentes que para cada sistema solar rico em planetas como o nosso (com gigantes gasosos) que se forma, é provável que haja pelo menos um planeta gigante gasoso que fica expulso , para o meio interestelar, onde está condenado a vagar pela galáxia por conta própria como um planeta rebelde.
Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech.
Isso é quase definitivamente uma fonte importante de planetas desonestos, provavelmente respondendo por centenas de bilhões deles em nossa própria galáxia.
Mas eis o engraçado: quando calculamos os números de nossos melhores cálculos teóricos, aqueles produzidos pela expulsão de sistemas solares jovens representam muito menos mais da metade dos planetas rebeldes que esperamos. De onde, então, todos eles viriam? Para descobrir de onde vem a maioria dos planetas sem estrelas, temos que olhar em uma escala maior na mesma época: não apenas quando nosso Sistema Solar se formou, mas no aglomerado de estrelas (e sistemas estelares) que se formaram em torno de o mesmo tempo!
Crédito da imagem: ESO / R. Chini, do Very Large Telescope do ESO.
Aglomerados estelares se formam a partir do lento colapso de gás frio, a maior parte feito de hidrogênio, e normalmente ocorre dentro de uma galáxia pré-existente. Nas profundezas dessas nuvens em colapso, as instabilidades gravitacionais se formam, e as instabilidades mais antigas e massivas atraem preferencialmente mais e mais matéria.
Quando matéria suficiente se reúne em uma região pequena o suficiente do espaço, e as densidades e temperaturas no núcleo dessas nuvens ficam altas o suficiente, a fusão nuclear se inflama!
Crédito da imagem: Joseph Brimacombe.
Isso resulta não apenas em uma única nova estrela e sistema estelar, mas em muitos deles, pois cada nuvem que colapsa para formar uma nova estrela contém matéria suficiente para formar uma nova estrela. muitos estrelas. Mas algo mais acontece junto com isso também. As maiores estrelas que se formam também são as mais quentes e azuis, o que significa que emitem a radiação ultravioleta mais ionizante. E isso inicia uma das corridas mais urgentes que já ocorreram no cosmos.
Quando você olha para dentro de uma nebulosa formadora de estrelas em qualquer lugar do Universo, você está realmente assistindo a dois processos competindo simultaneamente:
- A gravidade, enquanto tenta puxar a matéria para essas superdensidades gravitacionais jovens e crescentes, e
- Radiação, pois funciona para queimar o gás neutro e soprá-lo de volta para o meio interestelar.
Quem ganhará?
Crédito da imagem: Sid Leach da Nebulosa da Águia, via http://www.sidleach.com/m16.htm .
Depende do que você quer dizer com vitória, exatamente. As maiores superdensidades gravitacionais formam as estrelas maiores, mais quentes e mais azuis, mas estas também são as mais raro de todas as estrelas. As menores (mas ainda grandes) formam os outros tipos de estrelas, mas se tornam cada vez mais comuns à medida que descemos para massas mais baixas. É por isso que, quando olhamos profundamente dentro de um jovem aglomerado de estrelas, é mais fácil para ver as estrelas mais brilhantes (principalmente azuis, com algumas evoluídas de outras cores), mas elas são amplamente superadas em número por estrelas de menor massa, amarelas (e especialmente vermelhas), fracas.
Crédito da imagem: Sloan Digital Sky Survey, de Messier 67.
A questão é que, se não fosse pela radiação que as estrelas mais jovens emitem, essas estrelas fracas, vermelhas e amarelas teriam continuado a crescer mais massivas, mais brilhantes e teriam queimado mais quente! As estrelas (na sequência principal, que é a maioria das estrelas) vêm em uma variedade de tipos, com estrelas O sendo as mais quentes, maiores e mais azuis e as estrelas M sendo as mais frias, menores, mais vermelhas e menos massivas.
Crédito da imagem: usuário do Wikimedia Commons LucasVB.
Embora a grande maioria das estrelas - 3 em cada 4 - sejam estrelas da classe M, em comparação com menos de 1% de todas as estrelas sendo estrelas O-ou-B, há tanto massa total nas estrelas O e B como existem nas estrelas M. Seriam necessárias cerca de 250 estrelas típicas da classe M para igualar a massa de uma única estrela O!
Como se vê, cerca de 90% do gás e poeira originais que estavam nestas nebulosas formadoras de estrelas acabam sendo soprados de volta para o meio interestelar em vez de formar estrelas. As estrelas mais massivas formam as mais rápidas e, em seguida, começam a soprar o material formador de estrelas para fora da nebulosa. Com o passar de alguns milhões de anos, há cada vez menos material ao redor, impedindo a formação de novas estrelas. Eventualmente, todo o gás e poeira restantes queimarão completamente.
Crédito da imagem: NASA e The Hubble Heritage Team (STScI/AURA).
Bem, adivinhe? Não são apenas as estrelas da classe M – estrelas entre 8% e 40% da massa do Sol – as mais comum tipo de estrela no Universo de longe, mas há muito mais que talvez teria seriam estrelas da classe M se não fossem as estrelas de alta massa queimando o material extra!
Em outras palavras, para cada estrela que se forma, há muitas, muitas estrelas falhadas isso não deu certo no departamento de massa; qualquer lugar de dezenas a centenas de milhares deles para cada estrela que realmente se forma!
Crédito da imagem: Greg Stewart / SLAC National Accelerator Laboratory.
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 fracassado estrelas 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. Eles podem ou não ter atmosferas, e podem ser incrivelmente difíceis de detectar, especialmente os (teoricamente) mais comuns: os menores objetos. Mas se você fizer as contas, isso significa que para cada planeta em órbita estelar como o nosso na galáxia, pode haver até 100.000 planetas que não só não orbitam um agora, mas provavelmente nunca fiz .
Eles são incrivelmente difíceis de encontrar.
Crédito da imagem: ESO/P. Delorme, do planeta órfão CFBDSIR214 9.
Então podemos ter um alguns planetas desonestos que foram ejetados de sistemas solares jovens, e pode até haver um casal na galáxia que veio de nosso Sistema Solar, mas a grande maioria nunca esteve ligada a estrelas! Planetas rebeldes vagam pela galáxia, a maioria deles destinada a trabalhar eternamente na solidão, nunca tendo conhecido o calor de uma estrela-mãe. Seus pais em potencial, provavelmente, foram impedidos pela evolução estelar de se tornarem estrelas! O que temos, em vez disso, é uma galáxia com muito provavelmente em torno de um quatrilhão desses mundos nômades, objetos que estamos apenas começando a descobrir. O espaço interestelar pode ser desprovido de objetos emissores de luz, mas saiba que há muitos mundos para descobrir em nossa jornada para as estrelas!
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