Uma análise surpreendente da composição dos exoplanetas gigantes gasosos e de suas estrelas hospedeiras mostra que não existe uma forte correlação entre suas composições quando se trata de elementos mais pesados ​​que o hidrogênio e o hélio, de acordo com o novo trabalho liderado por Johanna Teske da Carnegie e publicado no Astronomical Journal . Esta descoberta tem implicações importantes para a nossa compreensão do processo de formação planetária.

Em seus jovens, as estrelas são rodeadas por um disco giratório de gás e poeira, do qual nascem os planetas. Os astrônomos há muito se perguntam o quanto a composição de uma estrela determina a matéria-prima a partir da qual os planetas são construídos - uma questão que é mais fácil de investigar agora que sabemos que a galáxia está repleta de exoplanetas.

"Compreender a relação entre a composição química de uma estrela e seus planetas pode ajudar a esclarecer o processo de formação planetária, "Teske explicou.

Por exemplo, pesquisas anteriores indicaram que a ocorrência de planetas gigantes gasosos aumenta em torno de estrelas com maior concentração de elementos pesados, aqueles elementos que não sejam hidrogênio e hélio. Acredita-se que isso forneça evidências para uma das principais teorias concorrentes sobre como os planetas se formam, que propõe que os planetas gigantes gasosos são construídos a partir do acréscimo lento de material em disco até que um núcleo com cerca de 10 vezes a massa da Terra seja formado. Neste ponto, o sólido interior do planeta bebê é capaz de se cercar de gás hélio e hidrogênio, dando à luz um planeta gigante maduro.

"Trabalhos anteriores analisaram a relação entre a presença de planetas e a quantidade de ferro existente na estrela hospedeira, mas queríamos expandir isso para incluir o conteúdo de elementos pesados ​​dos próprios planetas, e olhar para mais do que apenas ferro, "explicou o co-autor Daniel Thorngren, que concluiu grande parte do trabalho como estudante de graduação na UC Santa Cruz e agora está na Université de Montréal.

Teske, Thorngren e seus colegas - Jonathan Fortney da UC Santa Cruz, Natalie Hinkel, do Southwest Research Institute, e John Brewer da San Francisco State University - comparou o conteúdo de elementos pesados ​​a granel de 24 cool, planetas gigantes de gás à abundância de carbono de "elementos formadores de planetas", oxigênio, magnésio, silício, ferro, e níquel em suas 19 estrelas anfitriãs. (Algumas estrelas hospedam vários planetas.)

Eles ficaram surpresos ao descobrir que não havia correlação entre a quantidade de elementos pesados ​​nesses planetas gigantes e a quantidade desses elementos formadores de planetas em suas estrelas hospedeiras Então, como os astrônomos podem explicar a tendência estabelecida de que estrelas ricas em elementos pesados ​​são mais prováveis hospedar planetas gigantes gasosos?

"Desvendar essa discrepância poderia revelar novos detalhes sobre o processo de formação do planeta, "explicou Fortney." Por exemplo, que outros fatores estão contribuindo para a composição de um planeta bebê enquanto ele se forma? Talvez sua localização no disco e a distância de qualquer vizinho. É necessário mais trabalho para responder a essas questões cruciais. "

Uma pista pode vir dos resultados combinados dos autores, agrupando os elementos pesados ​​em agrupamentos que refletem suas características. Os autores viram uma correlação provisória entre os elementos pesados ​​de um planeta e a abundância relativa de carbono e oxigênio de sua estrela hospedeira, que são chamados de elementos voláteis, versus o resto dos elementos incluídos neste estudo, que se enquadram no grupo denominado elementos refratários. Esses termos se referem aos baixos pontos de ebulição dos elementos - volatilidade - ou seus altos pontos de fusão - no caso dos elementos refratários. Os elementos voláteis podem representar uma composição planetária rica em gelo, ao passo que os elementos refratários podem indicar uma composição rochosa.

Teske disse:"Estou animado para explorar mais este resultado provisório, e esperamos adicionar mais informações à nossa compreensão das relações entre as estrelas e as composições planetárias das próximas missões como o Telescópio Espacial James Webb da NASA, que será capaz de medir elementos em atmosferas de exoplanetas. "