Exoplanetas: a importância da excentricidade no desenvolvimento de Vida

 “Ou estamos sozinhos no Universo, ou não estamos. Qualquer uma dessas hipóteses é assustadora”. Arthur C. Clarke.

Com a descoberta de 51 Pegasi b em 1995, ficou demonstrado que existem planetas extrassolares.

Até 2003, descobriram-se algumas dezenas de exoplanetas, todos eles do tipo gigantes gasosos.

Em 2004, quebrou-se uma barreira importante com a descoberta do planeta μAra c. Era o planeta de menor massa alguma vez descoberto, com apenas 10 vezes a massa da Terra.

À medida que a precisão dos espectrógrafos ia melhorando, iam sendo anunciadas descobertas de planetas menos massivos e em 2012, quebrou-se nova barreira com a descoberta do planeta Alpha Centauri Bb, com apenas 1,7 vezes a massa da Terra.

Variação da massa dos novos exoplanetas ao longo dos anos (descobertos pelo método da Velocidade Radial). Fonte: http://oklo.org/category/exoplanet-detection/page/3/

Ao tentarmos relacionar o número de planetas com a sua massa (dados obtidos pelo HARPS) e com o seu raio (dados obtidos pelo Kepler), e ajustarmos em alta as observações em zonas de menor sensibilidade do espectrógrafo (planetas de menor massa), vamos obter resultados muito semelhantes relativamente aos dois métodos.

Ora, conhecendo a relação massa versus raio, torna-se possível determinar a sua densidade e estimar a composição interna, um aspeto fundamental na procura de condições de habitabilidade.

Relação massa em função do raio, permitindo estimar a estrutura do planeta. Fonte: Howard et al, 2013.

Uma vez que a formação e desenvolvimento de vida requer centenas de milhões de anos, outro aspeto que podemos analisar na busca de um planeta habitável é a estabilidade do sistema planetário e isso pode ser deduzido a partir da excentricidade orbital.

A excentricidade das órbitas dos planetas do sistema solar é relativamente próxima de zero, variando de 0,093 (Marte) a 0,0068 (Vénus). Excetua-se Mercúrio cujo valor é de 0,205.

A estatística que podemos produzir atualmente mostra-nos que existem excentricidades muito altas:

Excentricidade em função do logaritmo do período (os períodos orbitais superiores a 10^4 correspondem aos planetas descobertos pelo método de imagem direta). Fonte: Exoplanets.org.

Como os planetas formam-se a partir do disco e estes são aproximadamente circulares, era de esperar que as órbitas dos planetas também fossem, pelo que esta descoberta constituiu uma grande surpresa para a comunidade científica.

O valor médio da excentricidade dos exoplanetas conhecidos situa-se perto dos 0,30, sendo que as superiores a 0,8 são explicadas por serem sistemas binários. Para as restantes excentricidades, as justificações mais aceites são:

• interação planeta-planeta;
• interação planeta-disco;
• migração de planetas; ou
• influência de estrela companheira.

Outra estatística que podemos analisar é a excentricidade em função da massa do planeta:

Relação excentricidade x massa do planeta. Fonte: Exoplanets.org.

Da observação do gráfico, verificamos que a excentricidade aumenta com a massa. Dito de outra forma, os planetas de baixa massa (10% da massa de Júpiter) têm excentricidades inferiores a 0,40.

Algumas explicações apontam para o processo de formação ou para a estabilidade do sistema.

A estatística diz-nos que os planetas de baixa massa formam-se tendencialmente em sistemas multiplanetários.

E isso leva-nos a analisar a variação da excentricidade em função do n.º de planetas do sistema:

Relação excentricidade x número de planetas do sistema. Fonte: Exoplanets.org.

O gráfico mostra-nos que a excentricidade média diminui com o número de planetas do sistema, o que pode ser interpretado como efeito de estabilidade: mais planetas no sistema, menos espaço para órbitas excêntricas.

Embora possa haver outras explicações, parece convincente que sistemas planetários como o nosso (com 8 planetas) tendem a exibir baixas excentricidades e isso proporcione a estabilidade necessária para o surgimento e desenvolvimento de vida.

• Saber mais: Plataforma Exoplanetologia.