Descoberta ligação entre a composição dos planetas rochosos e a das suas estrelas-mãe

Uma equipa internacional liderada pelo investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) Vardan Adibekyan conseguiu estabelecer, pela primeira vez, uma correlação entre a composição de exoplanetas rochosos e a composição das suas estrelas-mãe. Os resultados da nova investigação, publicados esta quinta-feira na revista Science, demonstram ainda que, ao contrário do que se supunha, esta relação não é direta.

As estrelas recém-formadas estão rodeadas por um disco protoplanetário, com uma fração do material deste disco a condensar em blocos de formação planetária e o resto eventualmente a cair para a estrela. Devido a esta origem comum, pressupunha-se que a composição desses “tijolos” planetários e dos planetas rochosos de baixa massa seria semelhante à composição da estrela-mãe.

No entanto, até aqui a única referência que havia disponível era o nosso próprio Sistema Solar e para este, a composição dos principais elementos de formação de rochas nos planetas telúricos (com exceção de Mercúrio), tais como magnésio, silício ou ferro, é semelhante à composição do Sol.

Vardan Adibekyan (IA & Dep. Física e Astronomia da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto) comenta, numa nota enviada às redações, que a equipa determinou que a composição dos planetas telúricos está intimamente ligada à composição da sua estrela.

“O nosso estudo demonstra igualmente que a quantidade de ferro nestes planetas telúricos é maior do que seria de esperar, se deduzida pela a composição do disco protoplanetário onde estes se formaram. A nossa interpretação acerca deste enriquecimento de ferro é que este será provocado por reações químicas no disco protoplanetário e pelas particularidades da formação planetária”.

Apesar de tudo, este resultado não era inesperado, já que a equipa estava ativamente à procura desta correlação. O estudo envolveu a escolha de 21 dos exoplanetas rochosos conhecidos caracterizados com mais precisão. Esta caracterização baseou-se em medições da massa e do raio, que foram usados para calcular a densidade, assim como a quantidade de ferro nos planetas.

Também foram usados espectros de alta resolução, obtidos com os mais avançados espectrógrafos, montados em grandes observatórios espalhados pelo planeta, nos observatórios do ESO de La Silla e Paranal, em Mauna Kea e Roque de los Muchachos, para determinar a composição das estrelas-mãe e deduzir a composição dos componentes essenciais de formação de rochas nos discos protoplanetários”.

Nuno Santos destaca que compreender a relação entre a composição das estrelas e dos seus planetas tem sido um tópico central da investigação do IA há mais de uma década.

“Há anos que a nossa equipa tem recolhido espectros das estrelas que têm exoplanetas, com os melhores espectrógrafos de alta resolução, como o HARPS ou o ESPRESSO do ESO. Estes espectros são usados para determinar propriedades e abundâncias estelares, e estão compilados publicamente no Catálogo SWEET-Cat”.

A nova geração de espectrógrafos e de telescópios extremamente grandes irão ajudar a levar esta investigação a novos patamares.

A equipa encontrou ainda um resultado intrigante, descobrindo que há uma falha entre a fração de ferro das super-Terras e dos super-Mercúrios, o que dá indícios que estes planetas representam populações distintas em termos de composição, que poderá ter origem em diferenças no processo da sua formação.

Isto requer mais estudos, já que as simulações de formação planetária que levam em conta apenas colisões, não são capazes de reproduzir os super-Mercúrios de mais alta densidade. “Compreender a formação de super-Mercúrios que orbitam outras estrelas vai ajudar-nos a percebermos a densidade particularmente alta de Mercúrio”, acrescenta Vardan Adibekyan.