Exoplanetas: circularização orbital e destruição tidal

Ilustração artística do exoplaneta  GJ 436b, rodeado por uma densa nuvem de gás quente na sua parte traseira, fazendo lembrar um cometa. Crédito: Mark Garlick/University of Warwick.

No artigo anterior analisámos a estabilidade de um sistema planetário em função da excentricidade. A estabilidade pode ser modelada através de forças de maré (bem como dinâmica de Newton e relatividade geral), sendo que o efeito de maré evolui em 3 fases: circulariza, sincroniza e alinha as órbitas planetárias.

Vejamos agora mais em pormenor qual a escala de tempo necessária para o efeito de maré circularizar uma órbita, bem como determinar o limite da destruição tidal do exoplaneta. Para tal, vamos aplicar o exemplo do XO-1b.

A escala de tempo para circularizar uma órbita pode ser obtida através da expressão:

Expressão da escala de tempo de circularização orbital. Fonte: Stéphane Udry, The Diversity of Exoplanets.

que nos mostra que a intensidade das forças da maré está fortemente relacionada com a parcela (Rp / a)5. No que respeita à relação QP/KdP ,esta é determinada analiticamente e, para planetas, é estimada de 104 a 105. Concretizando:

Convertendo segundos para anos, o resultado encontrado é de ~ 6,4 milhões de anos, o que confirma uma escala de tempo reduzida.

Enquanto o planeta se aproxima da sua estrela, as forças de maré aumentam distorcendo-o até uma eventual fragmentação (tal como aconteceu com o cometa Shoemaker-Levy 9). Para determinarmos a distância crítica para o qual tal pode acontecer, podemos utilizar o limite de Roche:

Expressão da distância de destruição tidal. Fonte: Haswell, C. A., 2010, Transiting Exoplanets

Efetuando os cálculos para o XO-1b, vamos obter 1,1 milhões de quilómetros que compara com a distância atual de 7,3 milhões de quilómetros.

Convém ter presente que a destruição por forças de maré poderá acontecer antes do planeta atingir este limite pois momentos antes estará sujeito a oscilações catastróficas capazes de destruí-lo por completo.

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