p Quando um jovem sistema solar começa a funcionar, é pouco mais do que uma jovem estrela e um disco giratório de detritos. O pensamento aceito diz que os destroços rodopiantes são arrastados para a formação do planeta. Mas um novo estudo diz que grande parte da matéria no disco pode ter um destino diferente. p Pode não ter a honra de se tornar parte de um bom planeta estável, orbitando placidamente e de forma confiável em torno de sua estrela hospedeira. Em vez de, é simplesmente descartado. É expulso dos jovens, sistema estelar ainda em formação para passar sua existência como um objeto interestelar ou como um planeta rebelde.

p O estudo é de Avi Loeb e Amir Siraj. Loeb e Siraj são ambos do Center for Astrophysics (CfA) de Harvard e já colaboraram em pesquisas antes. Seu novo estudo é intitulado "Evidência preliminar de que os discos protoplanetários ejetam mais massa do que retêm". Está disponível no site pré-impresso arxiv.org e ainda não foi revisado por pares.

p Loeb e Siraj apontam para a existência de objetos interestelares como "Oumuamua e 2I / Borisov para fazer seu caso. Até agora, não há prova conclusiva para a origem desses objetos e seus irmãos. Os pesquisadores descobriram diferentes origens, e trouxeram evidências para suportar, Mas por enquanto, não há consenso. "Oumuamua pode ser um iceberg de hidrogênio escuro interestelar, um objeto semelhante a Plutão, ou mesmo um tipo de "coelho do pó" interestelar. E o cometa 2l / Borisov é provavelmente um cometa interestelar desonesto, o primeiro que observamos.

p Os orçamentos de massa estelar mostram que nem as nuvens exo-Oort nem os discos protoplanetários podem fornecer massa suficiente para explicar os objetos interestelares e a população de planetas rebeldes. Então, talvez nossos orçamentos de massa estelar estejam errados? Talvez a maior parte do material em discos protoplanetários seja ejetado e se torne objetos interestelares como "Oumuamua, 2I / Borisov, e planetas rebeldes, com alguns desses planetas sendo muitas vezes maiores do que a Terra.

p Muito do artigo é baseado em estimativas científicas, e muito disso é preliminar. Os autores deixam isso claro no título do artigo. Os cientistas ainda não têm uma compreensão clara de quantos objetos interestelares e planetas invasores existem. Mas você tem que começar de algum lugar, e este artigo é uma espécie de ponto de partida.

p O artigo abre com, "Se os objetos interestelares se originam em discos protoplanetários, eles podem ser usados ​​para calibrar a fração de massa que esses discos ejetam. ”A partir daí, eles vão mais fundo.

p "A origem dos objetos interestelares é um mistério não resolvido, "eles escrevem." Nem as nuvens exo-Oort nem os discos protoplanetários são capazes de preencher o orçamento de massa necessário para produzir a população de objetos interestelares inferidos. "Isso deixa apenas duas amplas possibilidades para suas origens. Uma é diferentes orçamentos de massa estelar, o que pode ser implausível. A outra são as diferentes probabilidades de sobrevivência para objetos interestelares em grandes distâncias e escalas de tempo.

p Este preâmbulo estabelece a principal questão dos pesquisadores:"Quanta massa por estrela é necessária para produzir objetos interestelares?"

p O primeiro obstáculo para responder a essa pergunta é o fato de que só sabemos realmente sobre dois objetos interestelares:"Oumuamua, que foi descoberto em 2017, e cometa 2I / Borisov, que foi descoberto em 2019. E os cientistas só observaram estimativas para seus tamanhos. “Oumuamua é estimado entre 20 a 200 metros, e o núcleo de Borisov é estimado entre 0,4 e 1 km. Há também um terceiro objeto interestelar potencial denominado CNEOS 2014-01-08, mas seu status como um objeto interestelar não é confirmado.

p Nós só temos estimativas de quantos desses objetos interestelares existem, incluindo planetas desonestos. Para objetos como "Oumuamua e Borisov, a estimativa é algo em torno de 9, 000 por estrela, enquanto para planetas rochosos desonestos com aproximadamente o dobro do tamanho da Terra, está entre cerca de cinco a 10 por estrela. (Algumas estimativas dizem que há menos, apenas dois por estrela.)

p Os pesquisadores pegaram todos os dados existentes, bem como as estimativas, e executei uma simulação. A simulação abordou sua questão principal:"Dados os tamanhos e abundâncias de objetos interestelares conhecidos, quanta massa é necessária, por estrela, para produzir tal população? "

p Para cada estimativa de tamanho e abundância para objetos interestelares, o par fez simulações de Monte Carlo. Os resultados?

p Siraj e Loeb descobriram que as nuvens exo-Oort não podem conter massa suficiente para ser a fonte das populações inferidas de objetos interestelares e planetas rebeldes. A dupla apresenta seus cálculos no jornal e afirma que "Como resultado, Nuvens de estrelas de Oort são fontes implausíveis de objetos interestelares. "

p Próximo, eles consideram discos protoplanetários. Seus cálculos são apresentados em detalhes em seu artigo e vale a pena examiná-los para aqueles que têm um interesse mais profundo neste assunto. Mas o resultado final é que pode ser necessária uma proporção maior da massa da estrela hospedeira do que se pensava anteriormente para explicar a população inferida de objetos interestelares maiores do que "Oumuamua". A implicação primária desses resultados é que a quantidade de massa necessária para formar o interestelar objetos maiores do que "Oumuamua é uma fração substancial da massa da estrela hospedeira, entre 2% e 50%. "

p No fundo de todo o trabalho de Loeb e Siraj está algo chamado modelo de nebulosa solar de massa mínima (MMSN). O modelo MMSN descreve a composição do material em nosso sistema solar necessária para dar conta da formação dos planetas, e asteróides, orbitando o sol. O MMSN mostra que, dada a metalicidade do sol, cerca de 1% da massa do Sol era necessária para formar os planetas.

p Os cálculos e simulações dos autores mostram que é necessária uma fração substancialmente maior da massa de uma estrela para explicar a população de "objetos semelhantes a Oumuamua". A implicação primária desses resultados é que a quantidade de massa necessária para formar objetos interestelares maiores que "Oumuamua é uma fração substancial da massa estelar hospedeira, entre 2% e 50%. "

p Se você está pensando que é um intervalo bastante grande, você tem razão. Mas o que o trabalho deles realiza é uma restrição mais rígida em nossa compreensão da formação dos sistemas planetários. "Esses resultados sugerem uma rota altamente eficiente para converter a matéria protoestelar em planetesimais de ~ 0,1 km e para ejetá-los de suas estrelas-mãe, e muda o paradigma em relação às restrições de observação no processo de formação do sistema planetário. "

p Mas o que pode ser mais interessante é a conclusão potencial. Os sistemas solares jovens podem ejetar mais massa como objetos interestelares e planetas invasores do que retêm.

p "Nem o balanço de massa do disco protoplanetário do sistema solar, nem os discos protoplanetários ou de detritos observados em torno de outras estrelas poderiam fornecer material suficiente para a formação de objetos interestelares, "Siraj e Loeb escrevem em seu resumo.

p A dupla termina o artigo mencionando como esses objetos podem ser ejetados de seus sistemas hospedeiros. Mas isso é basicamente uma espécie de barra lateral. A dupla de pesquisadores está mais interessada em como isso muda nossa compreensão da formação do sistema solar.

p Eles apontam que o próximo Telescópio de Pesquisa Vera Rubin poderia potencialmente encontrar muitos mais objetos interestelares, já que o Vera Rubin vai se destacar na descoberta de fenômenos transitórios. Este estudo é limitado por um pequeno tamanho de amostra de apenas dois, ou três possíveis, objetos interestelares. Assim que tivermos um tamanho de amostra maior, saberemos muito mais.

p "As origens dos objetos interestelares podem ser inferidas por meio de sua distribuição de velocidade, uma vez que um número suficiente deles tenha sido detectado, "escrevem os autores.