Pesquisa Revela Por Que Planetas Semelhantes a Tatooine São Tão Raros

Estados Unidos - Agência de Notícias Ekhbary

Pesquisa Revela Por Que Planetas Semelhantes a Tatooine São Tão Raros

Os fãs da saga Star Wars certamente se lembrarão do icônico planeta deserto Tatooine, lar de Luke Skywalker, um mundo definido por seus dois sóis. Enquanto essa visão cinematográfica cativa a imaginação, a realidade de planetas orbitando estrelas binárias em nossa galáxia é muito menos comum do que se poderia esperar. Uma pesquisa recente e inovadora de astrofísicos da Universidade da Califórnia, Berkeley, e da Universidade Americana de Beirute, oferece uma explicação convincente para essa escassez cósmica, culpando nada menos que a Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein.

Sistemas estelares binários, onde duas estrelas orbitam um centro de massa comum, são surpreendentemente abundantes. Estimativas atuais sugerem que de um terço a metade de todos os sistemas estelares na Via Láctea são sistemas binários ou múltiplos. Dada essa prevalência, os astrônomos esperavam encontrar um número substancial de exoplanetas dentro desses sistemas. No entanto, o censo de exoplanetas conta uma história diferente. Dos aproximadamente 6.100 exoplanetas confirmados descobertos até hoje, apenas 14 são conhecidos por orbitar pares de estrelas, um número que os astrofísicos chamam de "deserto cósmico". Essa discrepância significativa impulsionou uma investigação profunda sobre a dinâmica que governa a sobrevivência planetária em ambientes gravitacionais tão complexos.

O estudo pioneiro, intitulado "Captura em Ressonância Apsidal e a Decimação de Planetas em torno de Binárias em Espiral", foi liderado por Mohammad Farhat, um pesquisador de pós-doutorado Miller na UC Berkeley, em colaboração com Jihad Touma, professor de física na Universidade Americana de Beirute. Suas descobertas, publicadas na conceituada revista *The Astrophysical Journal Letters*, aprofundam os complexos mecanismos que levam à instabilidade e ao eventual desaparecimento de planetas de sistemas estelares binários, particularmente aqueles em órbitas próximas.

Grande parte do nosso conhecimento atual sobre exoplanetas vem de telescópios espaciais como Kepler e TESS, que empregam principalmente o método de trânsito. Essa técnica detecta planetas observando o leve escurecimento da luz de uma estrela quando um planeta passa à sua frente. Embora Kepler tenha catalogado cerca de 3.000 estrelas binárias eclipsantes, o número de planetas confirmados orbitando esses sistemas estava muito aquém das expectativas. Com base na frequência de planetas massivos encontrados em torno de estrelas semelhantes ao Sol (cerca de 10%), os astrônomos previram centenas de planetas em torno de pares binários. Em vez disso, apenas 47 candidatos foram identificados, dos quais apenas 14 foram finalmente confirmados como planetas circumbinários em trânsito.

Farhat destacou a dura realidade: "Você tem uma escassez de planetas circumbinários em geral, e você tem um deserto absoluto em torno de binárias com períodos orbitais de sete dias ou menos." Ele enfatizou que os sistemas binários apertados, frequentemente observados como binárias eclipsantes, são precisamente os sistemas em torno dos quais os planetas são mais esperados, e ainda assim estão notavelmente ausentes.

A estrutura teórica desenvolvida por Farhat e Touma baseia-se em trabalhos anteriores que examinam a dinâmica dos sistemas planetários. O Professor Touma começou a explorar a influência gravitacional de buracos negros binários e estrelas binárias nas órbitas planetárias há mais de uma década. Sua análise subsequente do censo de exoplanetas o levou a teorizar que a dança gravitacional entre estrelas co-orbitais, especialmente à medida que se aproximam em espiral, poderia ser a culpada pelos planetas "faltantes" em torno de binárias apertadas.

Central para a explicação deles está a Teoria da Relatividade Geral (RG) de Einstein, proposta pela primeira vez em 1915. A RG revoluciona nossa compreensão da gravidade, descrevendo-a não como uma força, mas como uma curvatura do espaço-tempo causada pela massa e energia. Essa teoria explicou com sucesso várias anomalias astronômicas, como a precessão do periélio da órbita de Mercúrio, um fenômeno que a física clássica newtoniana não pôde explicar completamente. Os princípios da RG se aplicam universalmente, incluindo as complexas interações gravitacionais dentro de sistemas estelares binários.

Na maioria dos sistemas binários, duas estrelas de massa comparável orbitam elipticamente uma à outra. Os astrônomos teorizam que esses sistemas muitas vezes se formam com estrelas inicialmente distantes, mas as interações gravitacionais com o gás e poeira circundantes durante sua formação podem fazê-las se aproximar gradualmente ao longo de bilhões de anos. Esse processo induz forças de maré que refinam ainda mais suas órbitas e as aproximam.

À medida que essas estrelas se aproximam, os efeitos previstos pela Relatividade Geral tornam-se cada vez mais significativos. A pesquisa sugere que estrelas binárias próximas podem entrar em um estado conhecido como "ressonância apsidal". Isso ocorre quando a taxa na qual as órbitas elípticas das estrelas precessam (rotacionam) se alinha com seu período orbital. Nesse estado, as perturbações gravitacionais experimentadas por qualquer planeta próximo são dramaticamente amplificadas. Para planetas que orbitam muito perto das estrelas binárias, especialmente aqueles com períodos orbitais curtos (menos de sete dias), essa ressonância leva a uma instabilidade orbital extrema.

As consequências para esses planetas circumbinários são graves. Suas órbitas se tornam tão erráticas que é improvável que permaneçam estáveis por longos períodos. O estudo postula que planetas em órbitas tão instáveis são violentamente ejetados do sistema, enviados em espiral para uma das estrelas hospedeiras para serem consumidos, ou despedaçados por intensas forças de maré. Esse processo dinâmico atua efetivamente como um mecanismo de "decimação" planetária, explicando por que os "desertos" celestes observados em torno de estrelas binárias apertadas são tão profundos e por que mundos semelhantes a Tatooine, se existirem em tais configurações, teriam dificuldade em perdurar.

Esta pesquisa não apenas fornece uma explicação plausível para a escassez de planetas circumbinários, mas também aprofunda nossa compreensão da evolução dos sistemas estelares e da profunda influência dos efeitos relativísticos na mecânica celeste. Ela ressalta o poder da física teórica para desvendar os mistérios do cosmos.

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