O primeiro exoplaneta confirmado em 1995 foi o que os investigadores agora descrevem como um “Júpiter quente”, um mundo gigante semelhante em massa a Júpiter, mas que orbita a sua estrela em apenas alguns dias. Os cientistas acreditam agora que estes planetas se formaram originalmente longe das suas estrelas hospedeiras, tal como Júpiter se formou no nosso sistema solar, e depois migraram para dentro. Duas explicações principais foram apresentadas para descrever como ocorre esta mudança para dentro: (1) migração de alta excentricidade, na qual as interações gravitacionais com outros objetos esticam a órbita do planeta antes que as forças das marés perto da estrela a tornem mais circular ao longo do tempo; e (2) migração de disco, na qual o planeta espirala lentamente para dentro, ainda embutido no disco protoplanetário circundante.
Determinar qual dessas duas rotas um Júpiter quente em particular tomou foi difícil. Uma migração de alta excentricidade pode inclinar o eixo orbital de um planeta em relação ao eixo de rotação da sua estrela, criando um deslocamento perceptível. No entanto, as forças das marés perto da estrela podem apagar gradualmente este deslocamento ao longo do tempo. Como o alinhamento orbital pode resultar de qualquer processo, os astrónomos não têm uma forma fiável de identificar planetas que se formaram como resultado da migração do disco.
Uma nova estratégia baseada em gráficos de migração
Para superar este problema, uma equipe liderada pelo estudante Yugo Kawai e pelo professor associado Akihiko Fukui, da Escola de Pós-Graduação em Artes e Ciências da Universidade de Tóquio, apresentou um novo método que se concentra no período de tempo necessário para uma migração de alta excentricidade.
Neste cenário de migração, o planeta segue primeiro uma trajetória altamente esticada antes da sua órbita se tornar novamente circular à medida que se aproxima repetidamente da sua estrela. A quantidade de tempo necessária para este ciclo depende de vários fatores, incluindo a massa do planeta, características orbitais e forças de maré. Para que um Júpiter quente se tenha formado como resultado de uma migração de alta excentricidade, este tempo de circularização deve ser inferior à idade do seu sistema planetário. Depois de calcular o tempo de circularização para mais de 500 Júpiteres quentes conhecidos, os investigadores encontraram cerca de 30 planetas que não cumprem este requisito. Esses planetas têm órbitas circulares, embora os tempos de órbita calculados excedam as idades de seus sistemas.
Evidências para apoiar a migração de disco
Os Júpiteres quentes neste grupo também são consistentes com outras expectativas para planetas que se moveram para o disco. As suas órbitas não mostram sinais de deslocamento, indicando que o seu movimento em direção à estrela foi suave e não foi fortemente influenciado pela interação gravitacional perturbadora. Vários destes planetas também fazem parte de um sistema multiplanetário, uma configuração que a migração de alta excentricidade normalmente perturba, pois o processo pode espalhar ou ejetar planetas vizinhos.
Olhando para o futuro, o que estes planetas podem mostrar
Encontrar planetas que retenham evidências claras de como migraram é essencial para juntar as peças da história dos sistemas planetários. Estudos futuros das suas atmosferas e composições elementares poderão identificar as regiões do disco onde se formaram originalmente, oferecendo uma compreensão mais profunda da origem e evolução dos Júpiteres quentes.
