JWST detectou seis planetas rebeldes vagando no espaço profundo: WebCuriosos

Pensamos nos planetas como filhos inerentemente confinados de estrelas hospedeiras.

O espaço, porém, é algo estranho e inconstante; os objetos nem sempre seguem as regras que achamos que deveriam.

Usando JWSTos astrônomos capturaram seis objetos “desonestos”, do tamanho de planetas, voando livremente em direção a qualquer estrela, selvagens e livres através do espaço interestelar, no ambiente deslumbrante de uma nebulosa de formação estelar na constelação de Perseu.

“Estamos investigando os limites do processo de formação estelar”, diz o astrofísico Adam Langeveld da Universidade Johns Hopkins.

“Se tivermos um objeto que se parece com um jovem Júpiter, é possível que ele se tenha tornado uma estrela nas condições certas? Este é um contexto importante para a compreensão da formação de estrelas e de planetas.”

Existem algumas maneiras de construir um objeto cósmico. Acredita-se que as estrelas se formam de cima para baixo: um aglomerado em uma nuvem adequadamente densa de poeira e gás colapsa sob a gravidade e acumula cada vez mais massa a partir de um disco de material que gira em torno dele até que a pressão e o calor em seu centro sejam altos o suficiente para inflamar a fusão do hidrogênio.

Pensa-se que pelo menos alguns planetas se formam a partir de um processo ascendente, a partir do material deixado no disco quando a estrela termina de se formar. Neste cenário, aglomerados de material começam a se unir eletrostaticamente e depois gravitacionalmente, eventualmente acumulando material suficiente para formar um núcleo e um manto diferenciados.

Não está claro onde fica a fronteira entre esses mecanismos de formação. E foi essa questão que levou os pesquisadores a apontar o JWST para uma nebulosa chamada NGC 1333 em Perseu, uma região repleta de aglomerados de estrelas jovens recém-formadas a partir do gás interno.

“Utilizámos a sensibilidade sem precedentes do Webb nos comprimentos de onda infravermelhos para procurar os membros mais ténues de um enxame estelar jovem, procurando responder a uma questão fundamental na astronomia: que luz um objecto pode formar como uma estrela?” diz o astrofísico Ray Jayawardhana da Universidade Johns Hopkins.

“Acontece que os menores objetos flutuantes que se formam como estrelas se sobrepõem em massa a exoplanetas gigantes orbitando estrelas próximas.”

Os astrónomos estimam que poderá haver milhares de milhões de planetas rebeldes, à deriva pela Via Láctea. Uma grande proporção deles teria se formado da maneira usual, nas sobras da refeição devorada por uma estrela bebê; interações gravitacionais agitadas poderiam libertar esses mundos de suas amarras estelares e enviá-los para aventuras sem estrelas (ou serem apanhados pela gravidade de uma estrela alienígena).

Mas é possível que alguns planetas rebeldes comecem o seu desenvolvimento da mesma forma que as estrelas. Conhecemos uma população de objetos que se formam como estrelas, mas não possuem massa suficiente para a fusão do hidrogênio; estas são as anãs marrons, entre cerca de 13 e 85 vezes a massa de Júpiter. Estes objetos são suficientemente massivos para suportar a fusão do deutério – uma forma de hidrogénio pesado cuja fusão requer pressão e temperatura mais baixas. Eles brilham, mas fracamente.

A modelagem sugere que o limite superior de massa para um planeta se formar de baixo para cima, por meio da acreção do núcleo, é menos de 10 Júpiteres. Além disso, a população de NGC 1333 é jovem e tal acréscimo levaria um pouco de tempo – assim como as interações gravitacionais que os levariam para a grande e vasta galáxia.

Então, quando o JWST avistou seis objetos entre cinco e dez vezes a massa de Júpiter, Langeveld e sua equipe pensaram que eles deveriam ter se formado a partir de um colapso gravitacional. Isto foi confirmado quando encontraram discos em torno de cada um dos objetos relativamente pequenos, tal como estrelas bebés em miniatura.

“As nossas observações confirmam que a natureza produz objetos de massa planetária de pelo menos duas maneiras diferentes – desde a contração de uma nuvem de gás e poeira, a forma como as estrelas se formam, e em discos de gás e poeira em torno de estrelas jovens, como Júpiter no nosso próprio sistema solar. sistema fez”, Jayawardhana diz.

Curiosamente, embora o JWST seja suficientemente sensível para detectar objetos ainda mais pequenos, os investigadores não encontraram mundos invasores com menos de cinco Júpiteres. Isto sugere que este é o ponto de corte. Abaixo dessa massa, é provável que os planetas precisem se formar por meio do acréscimo do núcleo.

As descobertas da equipa sugerem que estes objetos são abundantes, representando até 10% de todos os objetos no aglomerado que estudaram. E a descoberta destes mundos sugere possibilidades fascinantes, confundindo a linha entre uma estrela e os seus planetas, e um planeta e as suas luas.

“Esses pequenos objetos com massas comparáveis ​​a planetas gigantes podem eles próprios ser capazes de formar os seus próprios planetas,” diz o astrofísico Aleks Scholz da Universidade de St Andrews, no Reino Unido. “Isto pode ser o berçário de um sistema planetário em miniatura, numa escala muito menor que a do nosso Sistema Solar.”

A pesquisa foi aceita em O Jornal Astronômicoe está disponível em arXiv.