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Será que essas estrelas estranhas poderiam ser apenas planetas crescidos?
Muitos objetos astronómicos obedecem a regras claras e enquadram-se em categorias claras, mas as anãs castanhas (objetos celestes demasiado massivos para serem meros planetas, mas demasiado pequenos para serem estrelas reais) continuam a recusar-se a cooperar.
Os astrónomos estudaram recentemente uma amostra de 70 objetos, desde planetas com a massa de Júpiter até anãs marrons que estão à beira do estrelato. Ao procurar uma relação entre a massa destes objetos e certas características dos seus sistemas estelares (como se a estrela hospedeira continha elementos mais pesados que o hélio, ou quão redondas eram as órbitas dos objetos), os investigadores esperavam traçar uma linha clara que divide objetos massivos que se formam como estrelas e outros menores que se formam como planetas. Mas estavam destinados à decepção, porque o universo real é confuso e complicado.
Os planetas e as estrelas têm formas diferentes — exceto aquele grupo do meio
As estrelas, por definição, possuem pelo menos 80 vezes a massa de Júpiter e se formam de fora para dentro. em uma nuvem molecular entra em colapso sob sua própria gravidade, os átomos densamente compactados em seu núcleo começam a se fundir, liberando calor e luz; nasce uma estrela.
Por outro lado, planetas gasosos gigantes com tamanhos até aproximadamente a massa de Júpiter se formam de dentro para fora. Primeiro, alguns grãos de poeira aglomeram-se no disco de material em torno de uma estrela recém-nascida, e a sua gravidade combinada é suficiente para começar a atrair ainda mais poeira. O material continua se acumulando cada vez mais rápido, formando um núcleo rochoso cercado por espessas camadas de gás.
No meio, no entanto, há uma série de objetos que os astrônomos não têm certeza se devem classificar como “estrelas fracassadas” ou “planetas cobertos de vegetação”.
Com entre 13 e 80 vezes a massa de Júpiter, as anãs marrons não têm massa suficiente para fusível de hidrogênio em hélio como uma estrela real, mas são grandes o suficiente para fundir o deutério, um isótopo de hidrogênio que inclui um nêutron junto com o próton e os elétrons padrão. (Estranhamente, o deutério requer menos pressão para se fundir em hélio do que o hidrogênio puro.) E também existem as “anãs submarrons”, gigantes gasosos que são verdadeiramente gigantescos para os padrões do planeta, mas não são grandes o suficiente para serem anãs marrons adequadas.
Idealmente, deveria haver uma linha clara: os objetos acima de uma certa massa deveriam ser estrelas falidas que se formaram a partir do colapso de nuvens de gás, e os objetos abaixo dessa massa deveriam ser planetas crescidos que se uniram a partir de discos planetários.
Até agora, porém, os astrônomos não tiveram muita sorte em encontrar tal linha.
Em 2024, o astrofísico Steven Giacalone, um dos coautores do presente estudo, encontrou uma anã marrom que parecia ter se formado por acreção centraltornando-o basicamente o maior planeta de todos os tempos. E algumas anãs submarrons – planetas gigantescos que não são grandes o suficiente para serem considerados anãs marrons – parecem ter se formado por colapso gravitacional, o que significa que falharam tanto em serem estrelas que nem conseguiram se tornar anãs marrons.
“Exatamente o tamanho de um objeto que pode ser formado pela acreção do núcleo ou o quão pequeno um objeto pode ser formado pela instabilidade do disco ou pela fragmentação da nuvem ainda precisa ser determinado”, escreveram Gilbert e seus colegas em seu artigo recente.
“Talvez… ainda não tenhamos examinado a combinação certa de parâmetros”
Gilbert e os seus colegas usaram modelos estatísticos para testar como a massa dos seus objetos se relacionava com a composição química das estrelas hospedeiras e com a forma das órbitas dos objetos.
Observar a excentricidade orbital desses objetos (uma medida de quão próxima de um círculo perfeito uma órbita está) conta praticamente a mesma história. Objetos menos massivos tendem a ter órbitas mais arredondadas, enquanto os mais massivos, semelhantes a anãs marrons, variam mais em sua excentricidade. No entanto, Gilbert e seus colegas observaram que a tendência era muito gradual.
“Podemos razoavelmente assumir que à medida que a massa de um objeto aumenta, a probabilidade de ele ter se formado através da acreção do núcleo diminui e a probabilidade de ele ter se formado por instabilidade gravitacional (uma nuvem de gás colapsando sobre si mesma) aumenta”, escreveram os pesquisadores em seu artigo recente, mas é mais um espectro do que uma classificação limpa de objetos em dois grupos.
E então há metalicidade. Um planeta só pode acumular material suficiente, com rapidez suficiente, para se transformar num gigante gasoso se se formar num sistema estelar que seja muito metálico – o que significa que está repleto de elementos mais pesados que o hélio (principalmente carbono, oxigénio e ferro). Portanto, se houvesse uma linha divisória clara entre objetos mais massivos formados pelo colapso de nuvens moleculares e objetos menos massivos formados por acreção, pesquisadores como Gilbert e seus colegas esperariam ver anãs submarrons menores se formando. apenas em sistemas estelares ricos em metais. Mas não foi isso que Gilbert e seus colegas realmente viram em seus dados.
Em vez disso, parece que não há relação entre a massa de uma supergigante gasosa e a metalicidade do seu sistema estelar. Isto sugere que alguns destes objetos se formaram por acreção do núcleo, enquanto outros se formaram mais como estrelas – com o mesmo resultado final e, muitas vezes, a mesma massa. O que significa que neste momento não podemos dizer, olhando, se algo é uma estrela falhada ou um planeta extremamente bem-sucedido.
“Talvez exista uma linha divisória clara entre os canais de formação, mas ainda não a encontrámos, seja porque não temos objectos suficientes ou porque ainda não examinámos a combinação certa de parâmetros”, escreveram Gilbert e os seus colegas no seu artigo recente.
