p Conforme os sistemas planetários evoluem, as interações gravitacionais entre os planetas podem lançar alguns deles em órbitas elípticas excêntricas em torno da estrela hospedeira, ou até mesmo fora do sistema. Planetas menores devem ser mais suscetíveis a este espalhamento gravitacional, no entanto, muitos exoplanetas gigantes gasosos foram observados com órbitas excêntricas muito diferentes das órbitas aproximadamente circulares dos planetas em nosso próprio sistema solar. p Surpreendentemente, os planetas com as massas mais altas tendem a ser aqueles com as maiores excentricidades, mesmo que a inércia de uma massa maior torne mais difícil sair de sua órbita inicial. Esta observação contra-intuitiva levou os astrônomos da UC Santa Cruz a explorar a evolução dos sistemas planetários usando simulações de computador. Seus resultados, relatado em um artigo publicado em Astrophysical Journal Letters , sugerem um papel crucial para uma fase de impactos gigantes na evolução de sistemas planetários de alta massa, levando ao crescimento colisional de vários planetas gigantes com órbitas próximas.

p "Um planeta gigante não se espalha tão facilmente em uma órbita excêntrica como um planeta menor, mas se houver vários planetas gigantes perto da estrela hospedeira, suas interações gravitacionais são mais propensas a espalhá-los em órbitas excêntricas, "explicou a primeira autora Renata Frelikh, um estudante de graduação em astronomia e astrofísica na UC Santa Cruz.

p Frelikh realizou centenas de simulações de sistemas planetários, começando cada um com 10 planetas em órbitas circulares e variando a massa total inicial do sistema e as massas de planetas individuais. À medida que os sistemas evoluíram por 20 milhões de anos simulados, instabilidades dinâmicas levaram a colisões e fusões para formar planetas maiores, bem como interações gravitacionais que ejetaram alguns planetas e espalharam outros em órbitas excêntricas.

p Analisando os resultados dessas simulações coletivamente, os pesquisadores descobriram que os sistemas planetários com a maior massa total inicial produziram os maiores planetas e os planetas com as maiores excentricidades.

p "Nosso modelo explica naturalmente a correlação contra-intuitiva de massa e excentricidade, "Frelikh disse.

p Coautora Ruth Murray-Clay, o professor Gunderson de astrofísica teórica na UC Santa Cruz, disseram que a única suposição fora do padrão em seu modelo é que pode haver vários planetas gigantes gasosos na parte interna de um sistema planetário. "Se você fizer essa suposição, todos os outros comportamentos seguem, " ela disse.

p De acordo com o modelo clássico de formação de planetas, baseado em nosso próprio sistema solar, não há material suficiente na parte interna do disco protoplanetário em torno de uma estrela para fazer planetas gigantes gasosos, portanto, apenas pequenos planetas rochosos se formam na parte interna do sistema e os planetas gigantes mais distantes. Mesmo assim, os astrônomos detectaram muitos gigantes gasosos orbitando perto de suas estrelas hospedeiras. Por serem relativamente fáceis de detectar, esses "Júpiteres quentes" foram responsáveis ​​pela maioria das primeiras descobertas de exoplanetas, mas podem ser um resultado incomum da formação de planetas.

p "Este pode ser um processo incomum, "Murray-Clay disse." Estamos sugerindo que é mais provável que aconteça quando a massa inicial do disco for alta, e que planetas gigantes de grande massa são produzidos durante uma fase de impactos gigantes. "

p Esta fase de impactos gigantes é análoga à fase final da montagem de nosso próprio sistema solar, quando a lua foi formada na sequência de uma colisão entre a Terra e outro planeta. "Por causa do viés do nosso sistema solar, tendemos a pensar nos impactos como ocorrendo a planetas rochosos e na ejeção como ocorrendo em planetas gigantes, mas há todo um espectro de resultados possíveis na evolução dos sistemas planetários, "Murray-Clay disse.

p De acordo com Frelikh, o crescimento colisional de planetas gigantes de grande massa deve ser mais eficiente nas regiões internas, porque os encontros entre os planetas nas partes externas do sistema têm mais probabilidade de levar a ejeções do que a fusões. As fusões que produzem planetas de grande massa devem atingir o pico a uma distância da estrela hospedeira de cerca de 3 unidades astronômicas (UA, a distância da Terra ao sol), ela disse.

p "Prevemos que os planetas gigantes de maior massa serão produzidos por fusões de gigantes gasosos menores entre 1 e 8 UA de suas estrelas hospedeiras, "Frelikh disse." Pesquisas de exoplanetas detectaram alguns exoplanetas extremamente grandes, aproximando-se de 20 vezes a massa de Júpiter. Podem ser necessárias muitas colisões para produzi-los, então é interessante que vejamos essa fase de impactos gigantes em nossas simulações. "