Terá sido expulso um planeta gigante do Sistema Solar?

Representação artística de um quinto planeta a ser ejectado do Sistema Solar.
Crédito: Southwest Research Institute.

Terá existido nos primórdios do sistema Solar um quinto planeta gigante? De acordo com um estudo recentemente publicado, muito provavelmente sim.
O Sistema Solar deve ter passado por períodos verdadeiramente caóticos nos primeiros 600 milhões de anos após o seu nascimento. As evidências estão espalhadas por toda a parte, desde o registo de impactos em Mercúrio e na Lua até à actual configuração da Cintura de Kuiper.
Os modelos de formação do Sistema Solar actualmente aceites sugerem que no início as órbitas dos quatro planetas gigantes se encontravam muito mais próximas do Sol, a menos de 15 UA. Estudos da interacção dos gigantes gasosos com o disco protoplanetário mostram que Júpiter, Saturno, Neptuno e Úrano deverão ter migrado para as suas posições actuais devido a instabilidades dinâmicas nas suas órbitas, que terão emergido de ressonâncias orbitais entre os pares mais próximos. O resultado seria a dispersão de planetesimais para o interior e para o exterior do Sistema Solar, terminando alguns em rotas de colisão com os pequenos planetas interiores, incluindo a Terra e a Lua.
Apesar destes modelos explicarem com sucesso muitas das características actuais do Sistema Solar, apresentam um problema fundamental: a lenta migração da órbita de Júpiter para o interior do Sistema Solar, devido à interacção com planetesimais, conduziria à destabilização das órbitas dos pequenos planetas interiores.
Focado neste problema, David Nesvorny do Southwest Research Institute gerou várias simulações de computador dos primórdios do Sistema Solar. Numa primeira fase, testou o efeito de uma mudança mais rápida da órbita de Júpiter por interacções gravitacionais com Úrano e Neptuno. Observou que apesar do gigante exercer uma influência mais fraca nas órbitas dos pequenos planetas interiores, provocaria uma ejecção de Úrano, Neptuno, ou dos dois planetas para longe da influência gravitacional do Sol.
Para contornar este desfecho, Nesvorny adicionou ao modelo um quinto planeta gigante semelhante a Úrano e a Neptuno. O que verificou foi surpreendente. É dez vezes mais provável produzirem-se análogos ao actual Sistema Solar com uma configuração inicial que inclua cinco planetas gigantes, do que com a configuração clássica de quatro gigantes. De acordo com este novo modelo, a interacção gravitacional de Júpiter com o quinto planeta provocaria a sua expulsão para fora do Sistema Solar, e dispersaria as órbitas dos quatro gigantes sobreviventes para posições semelhantes às actualmente observadas. Entretanto, os pequenos planetas interiores, incluindo a Terra, seriam poupados à destruição.


Animação mostrando a evolução dos planetas gigantes do Sistema Solar num período de 50 milhões de anos (com início cerca de 20 milhões de anos antes do surgimento da instabilidade entre Júpiter e o quinto gigante). Estão representados a vermelho os cinco planetas gigantes iniciais e a verde os pequenos planetesimais. Reparem como a ejecção do quinto planeta provoca uma desordem generalizada, seguida de uma estabilização das órbitas dos quatro planetas restantes numa configuração muito semelhante à do actual Sistema Solar exterior.
Crédito: Southwest Research Institute.

O trabalho de Nesvorny mostra que provavelmente devemos a nossa existência a um planeta solitário em deambulação no espaço interestelar, longe da estrela que assistiu ao seu nascimento, o nosso Sol.
Podem encontrar este trabalho aqui.

36 comentários

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    • José Simões on 26/04/2014 at 18:23
    • Responder

    CItando

    “Os modelos de formação do Sistema Solar actualmente aceites sugerem que no início as órbitas dos quatro planetas gigantes se encontravam muito mais próximas do Sol, a menos de 15 UA.”

    NO INÍCIO???

    Tirando pequeno detalhe e Neptuno AINDA estão.

    1. Urano em média está a 19 UA.

      No início, as órbitas dos quatro planetas gigantes estavam a menos de 15 UA.

      Não há nada de errado com a frase…

        • José Simões on 26/04/2014 at 22:37

        mote-se a parte que mudei para maiúscula.

        Citação:

        “Os modelos de formação do Sistema Solar actualmente aceites sugerem que no início as órbitas dos quatro planetas gigantes SE ENCONTRAVAM MUITO MAIS PRÓXIMAS do SOL, a menos de 15 UA.”

      1. Sim, a frase continua correta, já que as órbitas encontravam-se muito mais próximas do Sol.

        Aliás, se eu fosse picuínhas da mesma forma, teria que dizer que se diz “note-se” e não “mote-se” 😉

  1. Atenção, Cavalcanti usou para T da terra 24h, sendo na realidade 23h56min4,3s ou 86164,3s.
    24h é a duração do dia que é maior que o período de rotação.
    Num ano comum a Terra executa 366 rotações em 365 dias e no bissexto 367 rot em 366d.
    Os cálculos executados apenas nos dão o valor da velocidade da superfície em m/s ou Km/h. É uma relação matemática elementar que relaciona o raio com o arco de circunferência ou o perímetro. Se analisarem os dados com atenção a Terra executa 2Pi rad em 23h56min4,3s. Júpiter é mais rápido. É sabido que quanto maior o raio, mais difícil será de fazer a curva ao tentar manter a mesma velocidade angular (aceleração = w^2*R).
    O Sol é um plasma, não encontramos átomos, senão não haveria fusão nuclear. Os seus polos têm maior velocidade angular que os trópicos e estes que o equador. Assim. o seu campo magnético é distrocido e surgem as manchas negras de onde é “cuspida” (erupções) matéria elétrica, chamadas tempestades solares.
    As riscas do espectro físico indicam-nos que elementos são formados ou estão presentes numa estrela (Lyman, Balmer, Paschen, Bracket, Pfund, Etc).
    A rotação provoca um afastamento da matéria para os “lados”. A Terra também é achatada nos polos. Os raios polares têm menos 30m que o equatorial. Descoberta feita durante a guerra fria com o lançamento de satélites polares (de órbita polar) pelos militares para espiarem o inimigo (varrem a maior área possível da Terra).

  2. Bem, se os investigadores estiverem certos, e se isto for um processo normal, que acontece em vários sistemas solares… então o número de “free-floating planets” que deambulam pelo Universo, devem ser em grande número 😉

  3. Agora que 2012 se aproxima, os pseudos vão enlouquecer procurando o Nibiru… lol e eu vim dizer que não menti em hipótese alguma e que tudo que disse assumo responsabilidade pelo meus atos. Não sou mentiroso ou vigarista que inventa assuntos sobre o qual não sabe ou para tirar proveito. 🙁

    O nome que eu daria esse planeta é Gênesis (estranho lolll)

    Ano que vem, teremos um participante de Nibiru no primeiro campeonato interplanetário de futebol. Vamos ver como os Anunnaki jogam! 😉

    Boa noite! 😉

  4. creio que o sol nao gire tanto como na teoria apresentada pelo colega pois se trata de uma estrela e os planetas tem sua gravidade e rotacao diretamente ligada ao proprio sol. fora os outros fatores. se o planeta tem luas, composicao do proprio planeta etc…

  5. Calma, Carlos… Você ainda tem uma esperança – é só uma teoria. 😀 A coisa vai ficar feia quando o dito planeta (que vai ter um monte de letras e números), aparecer. Aí, sim, vai chover gente aqui dizendo: eu não disse? quem é o pseudo? 😀 Mesmo que se prove que seja um planeta gasoso.

    😀

  6. Apesar de ser um bocado off-topic, tive uma dúvida que ainda ninguém me conseguiu tirar. 🙂
    De acordo com a teoria mais aceite para a origem do Sistema Solar (Nebular Reformulada), todos os planetas se formaram ao mesmo tempo, a partir dos mesmos materiais e através de processos semelhantes.
    Júpiter é o planeta com maior massa e de maior dimensões. É também o planeta com a maior velocidade de rotação (estará relacionado?), e consequentemente mais achatado nos polos, certo?
    Posto isto, a minha pergunta é a seguinte: porque razão é que o Sol não tem uma maior velocidade de rotação?

    1. Olá Nuno

      Vê se isto ajuda: http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=416.

        • Nuno Almeida on 13/11/2011 at 00:41

        Sim, acho que sim 🙂
        Já agora gostaria de fazer uma questão relacionada com Astrogeologia.
        Atualmente, penso que podemos saber a idade de uma estrela analisando o decaimento radioativo de isótopos instáveis (principalmente Urano e Tório), bem como da análise do espetro de emissão de riscas. No caso dos planetas terrestres, penso que se pode fazer datação radiométrica.
        Como se pode medir a idade de um planeta gasoso?
        Abraço!

        • Nuno Almeida on 13/11/2011 at 13:25

        Alguém poderia responder à pergunta acima? 🙂
        Também não percebo como é que se pode utilizar o decaimento regular de radioisótopos para datar estrelas por exemplo de primeira geração, visto que só na fase de supernova é que se formam os elementos mais pesados no Ferro no quais se incluem o Urânio e Tório.
        http://www.astro.up.pt/divulgacao/index.php?WID=462&CID=1&ID=72&Lang=pt
        Abraço! 😀

      1. Desconheço técnicas de determinação directa da idade de um gigante gasoso. No entanto, enquanto pesquisava na net, encontrei este interessante artigo: http://www.astrobio.net/pressrelease/3249/craters-count-jupiters-age.

        • Nuno Almeida on 13/11/2011 at 13:41

        Realmente pode ser uma forma interessante de saber a idade, neste caso para Júpiter.
        Quanto ao artigo do CAUP, sabe responder-me à questão?
        Mais uma vez, muito obrigado pelos esclarecimentos 🙂

      2. Não. 🙁
        Talvez o Luís Lopes saiba responder. 🙂

        • Nuno Almeida on 13/11/2011 at 14:13

        Okay, vou aguardar.
        Obrigado e Abraço!

        • Cavalcanti on 14/11/2011 at 02:03

        Olá Nuno. Gostaria de ajudá-lo 😉

        “(…) Como se pode medir a idade de um planeta gasoso?”

        Através de crateras oriundas de choques por asteróides, no início de formação do referido planeta (conjecturas) Só isso que sei 🙁 Com relação à geocronologia de Júpiter, permita-me indicar esse post:

        http://www.astronomia.cc/noticias/crateras-em-vesta-e-ceres-podem-mostrar-idade-de-jupiter/

        E, pra complementar:

        http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=010130070122

        Abraço.

        • Nuno Almeida on 14/11/2011 at 20:11

        Mais uma vez, obrigado pelas explicações e pelos links

    2. “(…) Júpiter é o planeta com maior massa e de maior dimensões. É também o planeta com a maior velocidade de rotação (estará relacionado?)”

      Sim, está relacionado “em partes” (no final do comentário, você entenderá 😉 ). A velocidade de rotação se um planeta é diretamente proporcional ao produto da sua velocidade angular (espero que você não tenha cochilado durante as aulas de Física 😉 ) e seu raio:

      Basicamente:

      v = w.R —-> unidade (km/h)

      Com relação ao Sol não ter velocidade de rotação maior que Júpiter, não sei. Talvez dar-se-á pelo fato de sua superfície não ser sólida e/ou está a perder massa (fusão nuclear —> liberação de energia), onde sua rotação deixa de ser uniforme 😉

      Se essa estranheza da velocidade de rotação dos astros interessa profundamente, sugiro o estudo da velocidade de rotação dos pulsares 😉

      Abraço.

        • Nuno Almeida on 14/11/2011 at 20:04

        Obrigado pelas explicações.
        Eu ainda só frequento o 10.º ano, logo não tenho conhecimentos muito avançados nem de física nem de química. Será que podia explicar a equação? 😛
        Realmente eu também pensei que a lenta rotação se devesse ao facto do sol ser do estado de plasma e de fazer fusão nuclear.

        • Cavalcanti on 14/11/2011 at 22:09

        Sim, claro.

        O termo à esquerda da equação compreende como sendo a velocidade escalar (e não angular) próxima do equador terrestre (tomando como referência). Os termos à direita compreendem como sendo, respectivamente, a velocidade angular, w (leia-se: ômega 😉 unidade: rad/s) de translação do Sol em torno da Terra e o raio R (da Terra).

        Você verá aplicações dessa equação em vários outros casos no assunto Movimento Circular Uniforme (MCU).

        Demonstração rápida:

        v = ? (km/h)
        Raio R (Terra) = 6400 km = 6,4×10^6 m

        v = w.R (eq. i)

        – Cálculo da velocidade angular:

        w = 2(pi) / T
        w = 2 x 3,14 / 86400
        w = 7,2 x 10^-5 rad/s (observe que foi convertido em notação científica afim de facilitação do cálculo)

        – Substituindo a velocidade angular em (i), tem-se:

        v = w.R
        v = ( 7,2 x 10^-5) x (6,4×10^6)
        v = 460,80 m/s

        ou: v = 460,80 —> x (3,6)

        v = 1658,88 km/h

        (resultado passível de correção 😉 )

        Abraço 🙂

    3. Olá Nuno,

      desculpa a demora, estive uns dias em Nibiru 😉

      Vou tentar responder às tuas perguntas.

      1. Porque é que o Sol tem uma velocidade de rotação tão baixa ?

      Nas estrelas (na sequência principal) de tipo espectral F tardio, G, K e M o transporte de energia do seu interior para a superfície é feito em parte por convecção do plasma. No Sol isto acontece nos últimos 30% do seu raio. Para estrelas de tipo K a camada de convecção estende-se ainda mais para o centro até que as estrelas de tipo M menos maciças são completamente convectivas. A existência de convecção nas camadas exteriores da estrela gera campos magnéticos intensos que interagem com o vento estelar (electrões, protões, iões emitidos da superfície da estrela) e provocam a perda gradual de momento angular pela estrela. Como a estrela mantém a mesma massa e raio, a perda do momento angular (= massa x raio x vel. rotação), reflete-se numa diminuição da velocidade de rotação.

      Estrelas com tipo espectral F, A, B e O, a convecção não existe nas camadas exteriores pelo que este mecanismo de travagem não funciona. É entre estas estrelas que se encontram as com maior velocidade de rotação, por exemplo:

      http://en.wikipedia.org/wiki/Achernar

      http://en.wikipedia.org/wiki/Vega

      http://en.wikipedia.org/wiki/Regulus

      2. Como se pode determinar a idade das estrelas ?

      A datação de estrelas por determinação das abundâncias de Urânio e Tório é muito rara. Há muito poucas estrelas para as quais tal medição foi feita e tal é extremamente difícil. Ambos os elementos são muito raros no Universo. A determinação da idade de um estrela é um problema complexo e os métodos actuais normalmente têm margens de erro muito elevadas. A técnica mais promissora é talvez a astrosismologia. A ideia é observar o brilho da estrela com extrema precisão (e.g. como o Kepler no espaço). As pequenas flutuações de brilho são provocadas por movimentos na superfície da estrela devidos a ondas “sismicas” resultantes do movimento de material no interior da estrela e a sua frequência depende fortemente da estrutura interna da estrela, em particular da sua densidade e portanto massa e raio. O estudo destas oscilações permite determinar a estrutura interna da estrela com precisão e portanto o seu estágio evolutivo. A idade é então deduzida com base em modelos teóricos. Há outros métodos, por exemplo baseados na rotação das estrelas, mas estão ainda a produzir os primeiros resultados.

      Espero que ajude.

      Ab.

      Luis

        • Nuno Almeida on 14/11/2011 at 22:28

        Sim, muito obrigado! 🙂
        Já agora, analisando o espetro das estrelas é possível que se saiba a idade da estrela? (estrelas mais jovens–> azuis e mais velhas—> vermelhas?)

    4. Olá,

      é possível teres uma ideia muito aproximada apenas. Por exemplo, imagina que tens uma estrela de tipo espectral M, i.e. vermelha. Essa estrela pode ser uma anã na sequência principal. No entanto, estas estrelas podem passar várias centenas de milhares de milhões de anos (isso, não me enganei) na sequência principal. Um estudo do espectro não te permite determinar com precisão a sua idade. Pode ser uma anã vermelha formada há 100 milhões de anos ou uma formada há 100 mil milhões de anos.

      Pode ser ainda que a estrela de tipo M que estamos a considerar não seja uma anã mas sim uma estrela gigante vermelha (isto consegues perceber no espectro, há variações subtis nas linhas espectrais que te permitem distinguir anãs de gigantes). Estas estrelas gigantes correspondem a fases evolutivas de estrelas mais maciças e que por isso têm vidas muito mais curtas que as anãs vermelhas.

      Tanta diversidade nas idades e no entanto estamos a falar de estrelas com o mesmo espectro.

      O espectro das estrelas é determinado pela sua temperatura superficial e não pela sua idade. O que provavelmente tens em mente é o tempo de permanência na sequência principal (fase mais longa da vida das estrelas em que estas realizam a fusão do hidrogénio em hélio). As estrelas azuis, mais maciças e mais luminosas, passam por esta fase muito mais rapidamente que as estrelas vermelhas, menos maciças e menos luminosas. Na sequência principal o parâmetro que determina quase por completo as características da estrela (incluindo temperatura/espectro, luminosidade e tamanho) é a sua massa inicial.

      😉

        • Nuno Almeida on 14/11/2011 at 23:22

        Exato, provavelmente não me expressei da melhor maneira. Sim, é um espetro térmico (λ máx.T=2,89×10^-3 m.K), certo?
        Obrigado pela paciência. 😉

  7. Lá vão os pseudos chamar a esse planeta… Nibiru 😛

    Eu chamo-lhe Vulcano 😛

    1. Talvez não. Nesse planeta não moram os Anunnakis, não levará os espíritos das pessoas ruins e sua atmosfera não precisa de ouro terrestre 😉

        • Cavalcanti on 12/11/2011 at 21:57

        Faz certo tempo que tenho esse artigo. Os modelos matemáticos batem certinhos quando se insere mais um planeta no Sistema Solar – com determinadas características.

        • Nuno Almeida on 14/11/2011 at 20:47

        Gostaria de saber a fonte e data da notícia se for possível, pois quero levar esta notícia para um debate numa aula de geologia.
        Obrigado! 🙂

      1. Olá, no final do post tens o link para o artigo científico 😉

        • Nuno Almeida on 14/11/2011 at 20:57

        Nem tinha reparado, obrigado!

    2. Vocês duvidam da existência de Nibiru, né?

      Do alto de vossos ceticismos, vejam essa foto. O nome do Nibiruano é Snoop “The Gold Hunter” Dogg 🙂

      http://3.bp.blogspot.com/-aBeLGeLfuVY/TsBbEJEl8AI/AAAAAAAAI1s/qJRIvd4qys8/s1600/mret.jpg

      1. LOOOL 😛

    3. Pois é. Não necessariamente! Mas há mais coisas entre o presente e o passado do que já descobriram a física e a astronomia! (Sou leiga, mas é claro que li os livros do Sitchin… e estou brincando com a ideia… mas os textos antigos que ele cita serão pura fantasia dos sumérios?)

      1. Os textos que ele cita, uns são fantasia e outros são más interpretações fruto de ele não ter conhecimento dessas linguagens antigas.

        abraços

  1. […] Sabe-se até que no passado, o sistema solar interior conteve mais planetas gigantes, o que quer dizer que esses planetas gigantes podem agora estar a vaguear entre estrelas ou muito para lá de Neptuno. Leiam aqui. […]

  2. […] que a órbita de V774104 cruza a órbita de Netuno. Se isto for verdade, V774104 poderá ter sido expulso do sistema solar interior há milhares de milhões de anos. Mas ainda é demasiado cedo para se ter evidências […]

  3. […] correr” de modo a perceber quando irão existir colisões ou expulsões do sistema (como aconteceu no nosso sistema solar)… ou então, se conseguir mantê-lo durante 500 anos, tem um sistema […]

  4. […] oposição). Úrano (auroras). Neptuno (diamantes). Formação (características, humor). Planeta gigante expulso do Sistema Solar. Fantástica imagem de Saturno, com Terra, Vénus e Marte. Idade e Peso noutros planetas e luas do […]

  5. […] são descobertos, será mais fácil perceber qual das teorias é a correta. Uma teoria diz que um planeta foi expulso da região dos planetas gigantes e terá perturbado vários objetos da Cintura de Kuiper, levando-os consigo e fazendo com que eles […]

  6. […] para longe? Esta última hipótese está de acordo com a formação do sistema solar, que teve um quinto planeta gigante formado perto da estrela e que foi posteriormente expelido do sistema solar. No entanto, o planeta parece ser demasiado […]

  7. […] então sim, provavelmente já teve outro que entretanto “foi expulso”, como pode ler neste post. Se a pergunta é “se tem“, então provavelmente não, já que essa notícia estava […]

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