p A formação de Júpiter em 3 estágios. Estágio 1 / até 1 milhão de anos:Júpiter cresce por acreção de seixos (pontos azuis). Grandes planetesimais primordiais (grandes pontos vermelhos) mostram altas velocidades de colisão (setas vermelhas) levando a colisões destrutivas (amarelo) e produzindo pequenas, planetesimais de segunda geração (pontos vermelhos minúsculos). Estágio 2 / 1-3 milhões de anos:A energia resultante do acúmulo de pequenos planetesimais evita o rápido acúmulo de gás e, portanto, o crescimento rápido (setas cinza). Estágio 3 / além de 3 milhões de anos:Júpiter é maciço o suficiente para acumular grandes quantidades de gás. Crédito:UniBE
p Pesquisadores das Universidades de Berna e Zurique e da ETH Zürich mostram como Júpiter foi formado. Dados coletados de meteoritos indicaram que o crescimento do planeta gigante foi atrasado por 2 milhões de anos. Agora, os pesquisadores encontraram uma explicação:colisões com rochas de tamanho quilométrico geraram alta energia, o que significava que nesta fase, dificilmente qualquer acréscimo de gás poderia ocorrer, e o planeta só poderia crescer lentamente. p Com um equador de diâmetro de cerca de 143, 000 quilômetros, Júpiter é o maior planeta do sistema solar e tem 300 vezes a massa da Terra. O mecanismo de formação de planetas gigantes como Júpiter tem sido um tópico muito debatido por várias décadas. Agora, astrofísicos do Centro Nacional Suíço de Competência em Pesquisa (NCCR) PlanetS das Universidades de Bern e Zurique e ETH Zürich colaboraram para explicar os enigmas anteriores sobre como Júpiter foi formado. Os resultados da pesquisa foram publicados em
Astronomia da Natureza .
p "Poderíamos mostrar que Júpiter cresceu em diferentes, fases distintas, "explica Julia Venturini, pós-doutorado na Universidade de Zurique. "Especialmente interessante é que não é o mesmo tipo de corpo que traz massa e energia, "acrescenta Yann Alibert, Oficial de Ciências da PlanetS e primeiro autor do artigo. Primeiro, o embrião planetário rapidamente se agregou pequenos, seixos do tamanho de um centímetro e rapidamente construiu um núcleo durante seu primeiro milhão de anos. Os 2 milhões de anos seguintes foram dominados pelo acréscimo mais lento de maiores, rochas com quilômetros de extensão chamadas planetesimais. Eles atingem o planeta em crescimento com grande energia, liberando calor. "Durante a primeira fase, os seixos trouxeram a massa, "Yann Alibert explica." Na segunda fase, os planetesimais também adicionaram um pouco de massa, mas mais importante, trouxeram energia. "Após 3 milhões de anos, Júpiter cresceu para um corpo de 50 massas terrestres. A terceira fase de formação foi dominada pela acumulação de gás descontrolado, levando a um gigante gasoso com mais de 300 massas terrestres.
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Sistema solar dividido em duas partes
p O hemisfério sul de Júpiter foi fotografado pela espaçonave Juno da NASA. Crédito:NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / GeraldEichstaedt / Sean Doran
p O novo modelo para o nascimento de Júpiter corresponde aos novos dados de meteoritos apresentados em uma conferência nos EUA no ano passado. Inicialmente, Julia Venturini e Yann Alibert ficaram perplexos quando souberam dos resultados. As medições da composição dos meteoritos mostraram que na era primordial do sistema solar, a nebulosa solar foi dividida em duas regiões ao longo de 2 milhões de anos. Portanto, pode-se concluir que Júpiter atuou como uma espécie de barreira quando cresceu de 20 para 50 massas terrestres. Durante este período, o planeta em formação deve ter perturbado o disco de poeira, criando uma superdensidade que prendeu as pedras fora de sua órbita. Portanto, o material das regiões externas não poderia se misturar com o material das regiões internas até que o planeta atingisse massa suficiente para perturbar e espalhar as rochas para dentro.
p "Como pode ter levado 2 milhões de anos para Júpiter crescer de 20 para 50 massas terrestres?" perguntou Julia Venturini. "Isso pareceu muito longo. Essa foi a questão que motivou nosso estudo."
p Uma discussão via e-mail começou entre os pesquisadores do NCCR PlanetS das Universidades de Bern e Zürich e ETH Zürich, e na semana seguinte, especialistas nas áreas de astrofísica, a química espacial e a hidrodinâmica marcaram um encontro em Berna. "Em algumas horas, sabíamos o que tínhamos que calcular para nosso estudo, "diz Yann Alibert:" Isso só foi possível dentro da estrutura do NCCR, que une cientistas de várias áreas. "
p Com seus cálculos, os pesquisadores mostraram que o período durante o qual o jovem planeta tinha uma massa na faixa de 15 a 50 massas da Terra foi muito mais longo do que se pensava anteriormente. Durante esta fase de formação, as colisões com as rochas do tamanho de um quilômetro forneceram energia suficiente para aquecer a atmosfera gasosa do jovem Júpiter e evitar o resfriamento rápido, contração e mais acreção de gás. "Seixos são importantes nos primeiros estágios para construir um núcleo rapidamente, mas o calor fornecido pelos planetesimais é crucial para atrasar a acumulação de gás de modo que corresponda à escala de tempo dada pelos dados do meteorito, "escreveram os astrofísicos. Eles estão convencidos de que seus resultados fornecem elementos-chave para resolver outros problemas de longa data relativos à formação de Urano e Netuno e dos exoplanetas neste regime de massa.
p Júpiter fotografado pela Cassinispacecraft da NASA. Crédito:NASA / JPL / Universidade do Arizona