Vinte e quatro anos atrás, Os astrônomos suíços Michel Mayor e Didier Queloz descobriram o primeiro planeta orbitando uma estrela semelhante ao Sol fora do nosso sistema solar - um marco reconhecido pelo Prêmio Nobel de Física deste ano. Hoje sabemos de outros milhares de exoplanetas, "e os pesquisadores agora estão tentando entender quando e como eles se formam.

Os exoplanetas conhecidos são certamente um bando eclético. Eles variam em tamanho, desde pequenos planetas rochosos, como a Terra, a gigantes gasosos que são muitas vezes maiores que Júpiter.

Alguns têm órbitas sinuosas, enquanto outros orbitam não uma estrela, mas duas. Alguns têm massa e temperaturas modestas que são consideradas necessárias para sustentar a vida, enquanto alguns são bolas infernais de calor e gravidade esmagadora. Alguns exoplanetas parecem orbitar suas estrelas sozinhos, enquanto outros orbitam junto com vários outros planetas, como a Terra em nosso sistema solar.

A grande maioria dos que descobrimos até agora, Contudo, são planetas do tamanho da Terra a Júpiter que orbitam muito perto de suas estrelas hospedeiras - geralmente mais perto do que Mercúrio orbita o sol. Os astrônomos estão tentando entender como esses planetas em órbita próxima surgiram estudando exemplos em diferentes - de preferência nos estágios iniciais - de formação.

Mas jovem, exoplanetas fracos são difíceis de distinguir em meio ao brilho de uma estrela-mãe altamente ativa. Como um grupo liderado pelo Dr. Jerome Bouvier no Instituto Grenoble de Planetologia e Astrofísica, na França, pergunta em seu site:"Você já tentou ouvir Sibelius ao lado de uma britadeira?"

Para ver através do barulho, Dr. Bouvier e colegas estão empregando alguns dos arranjos de telescópios mais poderosos do mundo, como o interferômetro do Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul na montanha Paranal, no Chile. Enquanto isso, simulações de computador de como um jovem planeta perturba o disco de gás e poeira ao redor de sua estrela nascente os ajudarão a saber como localizar jovens exoplanetas no espaço real.

Orbitando próximo

Os pesquisadores esperam que seu projeto, SPIDI, levará à descoberta de exoplanetas em órbita próxima à medida que estão se formando, quando eles têm cerca de um milhão de anos. "Um milhão de anos - isso corresponde a cerca de dois dias na escala de uma vida humana, "disse o Dr. Bouvier.

Um ano e meio em, o projeto ainda é muito novo para ter apresentado algum resultado. Mas, medindo as propriedades dos exoplanetas em órbita próxima em suas fases de bebê, os pesquisadores buscam entender como eles nascem.

O projeto provavelmente não vai lançar luz sobre a formação de exoplanetas com outros tipos de órbita, Contudo. E o tipo de órbita é importante, porque determina as condições na superfície de um exoplaneta - e potencialmente se ele é habitável.

Cada tipo de exoplaneta e órbita de exoplaneta pode ser estudado individualmente. Mas o professor Richard Alexander, da Universidade de Leicester, no Reino Unido, acredita que, ao estudar diferentes tipos de exoplanetas orbitando diferentes estrelas, há menos chance de perder processos importantes que ajudam a formar o quadro geral da formação planetária.

"Para usar uma analogia muito pobre:​​se você pudesse ver apenas uma parte de um elefante - sua tromba, digamos, você terminaria com uma compreensão muito diferente dos elefantes de alguém que só consegue ver os dedos dos pés, "disse ele." Ao observar diferentes tipos de sistemas (exoplanetas), estamos tentando o nosso melhor para dar um passo atrás e olhar para todo o "elefante em formação de planetas, "em vez de apenas uma parte dela."

Disco da estrela

De alguma forma, a maneira como um jovem exoplaneta interage com o disco de poeira e gás de sua estrela determina o tipo de exoplaneta que acabará se formando. O projeto do Prof. Alexander, BuildingPlanS, envolve o desenvolvimento de simulações de computador que prevêem o efeito de diferentes processos de formação.

Essas simulações podem ser testadas em comparação com as observações para ver se os processos que descrevem são precisos.

A abordagem está valendo a pena. Em um estudo recente, liderado pelo colega do Prof. Alexander, Dr. Dipierro, da Universidade de Leicester, REINO UNIDO, as simulações de computador sugeriram que um anel observado no disco de uma estrela chamada Elias 24 é o caminho aberto por um orbital, ainda não identificado, planeta gigante gasoso.

Para realmente aprender algo novo sobre a formação planetária, Contudo, os pesquisadores querem prever algo que ainda não foi observado. "Então, podemos usar novas observações para testar a física diretamente, e maximizar a compreensão que ganhamos com todo esse novo conhecimento, "disse o Prof. Alexander.

Os astrofísicos sabem disso, no começo, planetas se formam à medida que poeira e gás se acumulam sob a gravidade. Mas esta fase inicial da formação do planeta é especialmente difícil de estudar.

O problema é que a poeira e o gás em torno das estrelas jovens evoluem de maneiras muito complexas, e estudar como eles formam planetas juntos requer muita experiência e poder de computação. Tradicionalmente, Portanto, poeira e gás foram simulados como processos separados.

Atado

Mas como Dr. Mario Flock do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg, Alemanha, aponta, os dois processos não podem ser verdadeiramente separados. Por exemplo, a presença de poeira pode reduzir a turbulência no gás, enquanto a turbulência do gás afeta o tamanho e a fragmentação dos grãos de poeira.

Em um projeto chamado UFOS, Dr. Flock e colegas estão começando a unir simulações de gás e poeira pela primeira vez, para descrever com precisão alguns dos primeiros estágios da formação planetária. A esperança deles é explicar algumas das características vistas em discos estelares muito jovens - espirais e anéis - como pegadas de grãos de poeira embrionária aglomerando-se.

O maior desafio aqui, diz o Dr. Flock, é encontrar as escalas corretas de tempo e espaço sobre as quais o gás e a poeira interagem com maior influência. "Isso requer grande experiência em magneto-hidrodinâmica, coagulação de poeira, ferramentas numéricas e computação de alto desempenho.

"Se conseguirmos vincular os locais de crescimento de grãos e formação de planetas com as observações atuais, esse seria o objetivo mais elevado, "Ele continuou." Isso nos ajudaria a entender o que está acontecendo atualmente nos sistemas que observamos agora. "