Formação dos Planetas Gigantes Gasosos

Acreção do núcleo: um planeta com 10 vezes mais massa que Júpiter forma-se e é colocado a uma distância de 50 UA do Sol. O planeta forma uma lacuna no disco circum-estelar.
Crédito: J. Szulagyi, JUPITER code

Como os planetas gigantes gasosos como Saturno e Júpiter se formam?

Essa é uma pergunta intrigante.

Existem duas hipóteses/modelos em relação à formação desses planetas gigantes:

A primeira hipótese diz que um núcleo sólido é formado com aproximadamente 10 vezes a massa da Terra, e depois, como esse núcleo já é grande, ele consegue atrair cada vez mais material para formar um planeta gigante. Essa primeira hipótese tem o nome: acreção de núcleo.

A segunda hipótese diz que o disco gasoso ao redor da jovem estrela, é tão massivo que começa a formar aglutinações de matéria. Essas aglutinações, como na formação das estrelas, começam a sucumbir pela própria gravidade, formando assim um planeta gasoso. Essa segunda hipótese tem o nome: instabilidade de disco.

Simulação de instabilidade gravitacional: duas imagens mostram alturas diferentes da simulação, 780 anos e 1942 anos. A segunda imagem mostra que restam somente 4 pontos mais densos entre os que inicialmente se formaram.
Crédito: Lucio Mayer & T. Quinn, ChaNGa code

Qual delas é a mais correta?

Para tentar responder a essa pergunta, um grupo de pesquisadores realizou a mais complexa e mais precisa simulação computacional até hoje, sobre a formação de planetas gigantes gasosos.

Um resultado importante da simulação foi mostrar que existe uma diferença significativa de temperatura entre os dois processos: na acreção de núcleo, temos o gás aquecido a centenas de graus Kelvin; e na instabilidade de disco, o gás permanece frio a cerca de 50 K.

Realizando observações de discos protoplanetários, e medindo a temperatura, os pesquisadores concluíram que o modelo que mais se adapta aos dados é o da acreção de núcleo.

Outro resultado importante dessa simulação, mostrou que a massa do disco é semelhante em ambos os casos.

Os pesquisadores mostraram também com as simulações, que durante o processo de formação, existe a geração de uma onda de choque luminosa, que pode levar a uma falsa aparência de formação dos planetas, sobre-estimando sua massa.

A realização destas simulações é algo muito complexo: as equações são muito complicadas, para que representem todos os fenômenos físicos que acontecem; e além disso, o tempo computacional é muito longo.

Neste caso, foram 9 meses rodando a simulação no super-computador mais moderno e mais rápido da Europa.

As simulações da instabilidade de disco, por exemplo, não cobrem um tempo suficiente. Pode ser que a formação desses planetas gigantes aconteça em duas fases.

O que os cientistas esperam é rodar um modelo mais completo e por mais tempo num computador ainda melhor.
Por enquanto, um ponto para a hipótese de acreção de núcleo.

Fonte: National Centre of Competence in Research PlanetS

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