Por que existem (no máximo) oito planetas no Sistema Solar?
Crédito da imagem: The New Solar System, via Windows to the Universe em http://www.windows2universe.org/uranus/atmosphere/evolution/U_evolution_3.html na University Corporation for Atmospheric Research (UCAR).
Todos nos sentimos mal por Plutão, mas seu rebaixamento está chegando.
Eu anunciei esta estrela como um cometa, mas como não é acompanhada de nenhuma nebulosidade e, além disso, como seu movimento é tão lento e bastante uniforme, me ocorreu várias vezes que poderia ser algo melhor do que um cometa. Mas tive o cuidado de não levar essa suposição ao público. – Giuseppe Piazzi
Assim começa de novo: o debate interminável sobre quem consegue ser um planeta e quem não . Todos podem trazer sua própria interpretação da ciência para a mesa - e todos têm seu próprio esquema de nomenclatura preferido - mas quando eu pensar sobre o Sistema Solar, eu tento pensar sobre isso no contexto todo sistemas estelares. Se a ciência nos ensinou alguma coisa sobre nosso sistema planetário em contexto com outros, a única coisa especial sobre este é que é nosso .
Acredite ou não, até onde sabemos, todas as estrelas e sistemas estelares têm algumas coisas muito importantes em comum.
Crédito da imagem: NASA, ESA e Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration.
Uma é que - no grande esquema das coisas - todos os sistemas estelares estão intimamente conectados no sentido de que não estrela, tanto quanto podemos dizer, sempre nasce em verdadeiro isolamento. Grandes complexos de nuvens moleculares podem durar bilhões de anos, mas eventualmente sofrem colapso gravitacional. Quando o fazem, formam um grande número de estrelas de uma só vez, de centenas a dezenas de milhões de estrelas em um único aglomerado! Embora as estrelas que se formam nesses aglomerados venham em uma ampla variedade de tamanhos e massas, todas elas têm muitas propriedades semelhantes, incluindo a mesma proporção aproximada de elementos pesados entre si.
Crédito da imagem: NASA , ESTA , R. O'Connell (Universidade da Virgínia), F. Paresce (Instituto Nacional de Astrofísica, Bolonha, Itália), E. Young (Associação de Pesquisa Espacial das Universidades/Centro de Pesquisa Ames), o Comitê de Supervisão Científica do WFC3 e o Hubble Heritage Equipe (STScI/AURA).
Mas, com exceção dos aglomerados de estrelas globulares de maior massa, esses grandes agrupamentos de estrelas não duram muito.
Crédito da imagem: Fred Espenak de http://astropixels.com/, do aglomerado Hyades.
O aglomerado estelar mais próximo de nós , as Hyades (a apenas 151 anos-luz de distância), está em processo de dissociação, onde repetidos encontros gravitacionais com (ou dentro) do disco de nossa galáxia afastam as estrelas individuais, separando um aglomerado de estrelas. Nosso próprio Sol provavelmente já fez parte de um aglomerado semelhante de milhares de estrelas, nascido há cerca de 4,5 bilhões de anos em uma das antigas regiões de formação de estrelas da nossa galáxia!
Mas quando se formam, essas estrelas não são as únicas coisas que surgem.
Crédito da imagem: C.R. O'Dell/Rice University; NASA.
O que eventualmente se tornará cada estrela, até onde sabemos, começa como um elipsóide triaxial , sofre colapso gravitacional, formando uma estrela (ou estrelas) próximo à região central. Mas como a gravidade continua a trabalhar, todas as três direções se contraem, com o eixo mais curto contraindo o mais rápido e panqueca , o que significa que acaba formando um disco protoplanetário ao redor da protoestrela central.
Todo o complexo gira com algum momento angular , e o próprio disco protoplanetário normalmente dura alguns milhões de anos.
Crédito da imagem: NASA / FUSE / Lynette Cook.
Durante este tempo, existem algumas coisas fisicamente interessantes lutando pela superioridade.
- A jovem estrela (ou estrelas) está brilhando intensamente, emitindo radiação intensa e partículas carregadas, criando não apenas uma força gravitacional interna, mas também um fluxo externo de partículas energéticas de matéria e radiação.
- Pequenas perturbações ou instabilidades gravitacionais no disco estão correndo para crescer o máximo possível e acumular o máximo de massa possível antes que o disco ferva.
- Objetos mais densos – assim como objetos com maiores proporções de massa para área de superfície – são relativamente menos afetados pelo fluxo externo da(s) estrela(s), mas estão simultaneamente sujeitos à resistência (e acúmulo de massa) das partículas em que se deparam. .
O resultado líquido de tudo isso é que mais denso e maior corpos tendem a migrar para dentro, e que o jovem sistema estelar começa a agir como se houvesse uma força líquida de empuxo, puxando os objetos (e elementos) mais densos para dentro e forçando os objetos menos densos para os arredores do novo sistema.
Isso pode soar como uma história incrível e única, mas – no final do dia – é tudo apenas física direta, e essas são as consequências inevitáveis de nossas leis físicas.
Além do que a gravitação faz, há uma tremenda temperatura gradiente ao redor da(s) estrela(s), onde se diz que objetos muito próximos da estrela estão dentro do Linha de fuligem . Nesta região, quaisquer moléculas complexas (como hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, ou PAHs) fotodissociam, o que significa que a radiação solar explode moléculas complexas em outras mais simples. Além disso, objetos além de um certo ponto - a estrela Linha Frost — pode condensar em gelo sólido, mas não dentro. Não deve ser surpresa que a Terra esteja nesta região hospitaleira entre as duas linhas do nosso Sistema Solar.
Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech, InvaderXan de http://supernovacondensate.net/.
Então, com tudo isso em mente, como será um sistema estelar típico – uma vez crescido –?
Dentro da Frost Line, pode haver planetas rochosos, gigantes gasosos e luas, onde a densidade desses mundos tenderá a diminuir à medida que nos afastamos da estrela central. Além disso, normalmente haverá um cinturão de partículas congeladas acumuladas na Frost Line, exemplificado pelo cinturão de asteróides em nosso próprio Sistema Solar. [E se você estava se perguntando sobre a citação de Giuseppe Piazzi, que era sobre o primeiro asteroide já descoberto (por ele), mas isto não era um planeta , Afinal!]
Fora da Frost Line, normalmente só haverá mundos gigantes de gás inchados (embora mini-Netunos count) que podem limpar suas órbitas e existir como planetas como os conhecemos, e finalmente haverá um disco disperso e uma grande nuvem esferoidal de planetesimais congelados, todos de densidade muito menor do que os mundos rochosos internos .
Crédito da imagem: Karim A. Khaidarov, 2004, de http://bourabai.kz/solar-e.htm.
As medições das densidades dos mundos em nosso próprio Sistema Solar confirmam esta imagem, assim como as primeiras medições de alguns sistemas exoplanetários .
Então é assim que praticamente todo sistema estelar vai se parecer: mundos interiores à linha de gelo de um sistema que pode ser uma mistura de planetas rochosos e gigantes gasosos, asteróides de rocha e gelo na linha de gelo (e alguns asteróides mais densos que tiveram a maioria de seus gelos ferveu), gigantes gasosos como os únicos grandes mundos exteriores à linha de gelo, e principalmente mundos de gelo além disso em um disco disperso e em uma distribuição esferoidal além disso.
Crédito da imagem: imagem Oort Cloud por Calvin J. Hamilton, imagem inserida pela NASA.
Então, o que isso significa para considerar um objeto um planeta em nosso Sistema Solar, ou em nossa experiência em geral?
Isso significa que há uma diferença fundamental entre os mundos redondos em equilíbrio hidrostático que limparam suas órbitas no interior da linha de gelo e todos os outros , e isso significa que há uma diferença fundamental entre os mundos gigantes de gás além da linha de gelo e todos os outros . Isso também significa que todos os mundos congelados – tanto os mundos de gelo e rocha na linha de geada quanto os mundos principalmente de gelo além deles – são onipresentes e supercomuns. Até aqueles que têm massa suficiente para se puxarem para uma esfera!
Crédito da imagem: The Space Place da NASA, via http://spaceplace.nasa.gov/ice-dwarf/.
Se fizermos só os mundos (rochosos e gigantes gasosos) interiores aos planetas da linha de gelo, temos quatro planetas. Se adicionarmos os gigantes gasosos além da linha de gelo, teríamos mais quatro, totalizando oito. Se decidíssemos adicionar todos os mundos em equilíbrio hidrostático - ou com gravidade suficiente para se puxarem para uma esfera - teríamos algo como uma estimativa 200 planetas. E se adicionarmos todos os mundos desonestos entre nossa estrela e a próxima mais próxima, teríamos talvez até chegar às centenas de milhares !
Mercúrio, Vênus, Terra e Marte não são especiais só porque são esferas; são especiais porque onde eles estão e qual é a sua história de formação! Eles são especiais por causa de suas densidades, temperaturas, atmosferas (ou falta delas, certo Mercúrio?)
Crédito da imagem: Alien Robot Zombies por Bryan Magnum, em http://www.alienrobotzombies.com/.
O maior dos asteróides e objetos do Cinturão de Kuiper, bem como as luas gigantes de Júpiter, Saturno e Netuno são interessante , mas não da mesma forma que os planetas verdadeiros são.
Se eu tivesse meu caminho, isso é o que eu ensinaria a todos sobre o Sistema Solar, e é por isso que acho que oito planetas é o número certo para o nosso. Vocês podem (e muitos de vocês, tenho certeza, irão) discordar, mas esse conhecimento e compreensão são parte da força motriz por trás do rebaixamento de Plutão do status de planeta em 2006, não uma vingança contra os mundos frios e gelados do Cinturão de Kuiper, Oort Cloud e outros locais além da linha de congelamento do nosso Sistema Solar.
Crédito da imagem: Exploração do Sistema Solar da NASA, http://solarsystem.nasa.gov/planets/index.cfm.
Nossos oito planetas são todos especiais, e todos os gigantes gasosos e mundos rochosos interiores a uma linha de gelo são especiais exatamente da mesma forma de limpeza de órbita. Os asteróides, objetos do Cinturão de Kuiper e objetos da Nuvem de Oort também podem ser especiais à sua maneira, mas é decididamente um diferente maneira do que esses mundos que atualmente chamamos de planetas são.
Então lembre-se disso da próxima vez que você discutir sobre o que é ou não é um planeta; é assim que o universo realmente funciona, e todo o resto é apenas um nome!
Uma versão anterior deste post apareceu originalmente em Scienceblogs. Vá até lá para o fórum Começa com um estrondo e pesar!
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