Sistema planetário invertido desafia teoria clássica de formação

Um grupo internacional de astrônomos liderado por Thomas Wilson, da Universidade de Warwick, anuncia nesta quinta-feira (12) a descoberta de um sistema planetário invertido em torno da estrela anã vermelha LHS 1903, a 116 anos-luz da Terra. O arranjo incomum, com um planeta rochoso na órbita mais externa, contraria o modelo clássico de formação de sistemas planetários e obriga a ciência a rever certezas sobre como pequenos mundos nascem e evoluem no Universo.

Um sistema que vira a lógica de cabeça para baixo

Quatro planetas orbitam a discreta LHS 1903, uma anã vermelha, tipo de estrela mais comum da galáxia e bem menor que o Sol. Em vez da divisão familiar do Sistema Solar, com mundos rochosos por dentro e gigantes gasosos por fora, o que surge nos dados é uma arquitetura ao contrário.

O planeta mais interno é rochoso, seguido por dois planetas ricos em gás. Na borda conhecida do sistema, porém, aparece LHS 1903 e, uma “Super-Terra” com raio cerca de 1,7 vez maior que o da Terra, também essencialmente rochosa. É a primeira vez que astrônomos encontram um planeta desse tipo tão distante de sua estrela e após vizinhos gasosos, segundo o estudo publicado na revista Science.

“O paradigma da formação de planetas é que temos planetas rochosos internos muito próximos das estrelas, como em nosso Sistema Solar”, afirma Wilson, professor assistente de física em Warwick. “Esta é a primeira vez que temos um planeta rochoso tão distante de sua estrela hospedeira, e depois desses planetas ricos em gás.”

O contraste com o que se vê em casa é direto. Ao redor do Sol, Mercúrio, Vênus, Terra e Marte ocupam as órbitas mais internas. Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, gigantes gasosos e gelados, ficam além da chamada “linha de gelo”, região em que a água congela e o gelo acelera o crescimento de planetas imensos.

Esse cenário serve de base, há décadas, para os modelos de formação planetária. Nas zonas internas, a temperatura é tão alta que água e dióxido de carbono viram vapor. Só materiais que resistem a calor extremo, como ferro e minerais rochosos, conseguem se reunir em blocos sólidos. Mais longe, o frio permite a formação de gelo e núcleos maiores, capazes de atrair grandes quantidades de hidrogênio e hélio e dar origem aos gigantes gasosos.

LHS 1903 e rompe essa sequência confortável. Rochoso, grande e externo, ele parece ter se formado por um caminho diferente do que os livros didáticos descrevem. E é esse desvio que transforma o sistema em alvo prioritário de telescópios e modelos teóricos.

Da pista do TESS ao quebra-cabeça da formação

A história do sistema começa com o olhar metódico do satélite TESS, telescópio espacial de caça a exoplanetas que a Nasa lança em 2018. O observatório registra pequenas quedas de brilho quando um planeta passa na frente da estrela, no que os astrônomos chamam de trânsito. Foi assim que LHS 1903 apareceu pela primeira vez como candidata promissora.

Com a pista em mãos, a equipe recorre ao satélite europeu CHEOPS, lançado em 2019 pela ESA para estudar em detalhes estrelas já conhecidas por abrigarem planetas, e a uma rede de telescópios em solo. As medições sucessivas refinam tamanhos, órbitas e densidades, até revelar o arranjo pouco usual dos quatro mundos.

Confirmada a arquitetura invertida, o grupo passa a testar hipóteses para explicar o planeta mais externo. Uma possibilidade é que LHS 1903 e seja o núcleo remanescente de um planeta gasoso que teria perdido a atmosfera em algum evento extremo. Outra, que ele tenha surgido da colisão de dois corpos maiores, num cenário de impacto violento.

Os cálculos não sustentam nenhuma dessas alternativas. “Realizamos muitas análises dinâmicas neste estudo, basicamente lançando esses planetas uns contra os outros e lançando outros planetas contra esses planetas, para ver se seria possível remover a atmosfera, se seria possível criar esses planetas por meio de impactos”, conta Wilson. “Mas não podemos criar esses planetas dessa maneira.”

A equipe passa então a defender um cenário que chama de formação “com escassez de gás”. Nesse modelo, os planetas nascem em sequência, de dentro para fora, enquanto o disco de gás e poeira ao redor da jovem estrela se dissipa. O planeta interno se forma primeiro. Os dois seguintes, ricos em gás, crescem enquanto ainda há material abundante. O externo surge milhões de anos depois, quando já pouco resta para se transformar em atmosfera espessa.

“Esse mecanismo de formação, em que se começa com o planeta mais interno e depois se afasta da estrela hospedeira, significa que o planeta mais externo se formou milhões de anos depois do mais interno”, explica Wilson. “E como se formou mais tarde, na verdade não havia muito gás e poeira no disco para formar esse planeta.”

No Sistema Solar, o roteiro parece seguir o caminho inverso. Os gigantes gasosos, como Júpiter e Saturno, se formam rápido e primeiro, em poucos milhões de anos. Os quatro mundos rochosos internos aparecem depois, em um processo mais lento. Além da órbita de Netuno, corpos como Plutão são menores, ricos em gelo e, provavelmente, frutos tardios de colisões sucessivas, quadro bem diferente da Super-Terra rochosa de LHS 1903.

Impacto na teoria e próximos alvos dos telescópios

Para a comunidade científica, o sistema LHS 1903 deixa de ser apenas uma curiosidade exótica e passa a pesar em discussões de fundo. A maior parte das estrelas da Via Láctea é de anãs vermelhas como ela; entender como os planetas se organizam ao seu redor significa, na prática, entender como a maioria dos sistemas planetários da galáxia se forma.

“A descoberta pode oferecer algumas das primeiras evidências para mudar a forma como os planetas se formam ao redor das estrelas mais comuns em nossa galáxia”, avalia Sara Seager, professora de ciência planetária e física no MIT e coautora do estudo. Ela reconhece, porém, que o trabalho se apoia em uma interpretação complexa. “Mesmo em uma área em desenvolvimento, novas descobertas podem nos lembrar que ainda temos um longo caminho a percorrer para entender como os sistemas planetários são construídos”, escreve em e-mail.

A descoberta também chama a atenção de pesquisadores que não participam do artigo. Para Heather Knutson, professora de ciência planetária no Caltech, LHS 1903 forma “um sistema intrigante” que pode revelar detalhes sobre como pequenos planetas crescem e mudam. O planeta mais externo ocupa um lugar especial nesse cenário.

“O planeta e é particularmente intrigante, pois pode potencialmente abrigar muitos tipos diferentes de atmosferas e pode ser frio o suficiente para que a água se condense”, afirma Knutson. “Este seria um planeta fascinante para observar com o Telescópio Espacial James Webb, que poderia nos dizer mais sobre suas propriedades atmosféricas.”

Ana Glidden, pesquisadora de pós-doutorado no Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT, vê na estrela anã vermelha um laboratório natural. O conjunto de quatro planetas oferece uma sequência compacta para testar como as propriedades mudam de mundo para mundo ao redor de uma mesma estrela. “Os autores concluem, de forma razoável, que o planeta mais externo provavelmente se formou em uma região com pouco gás, em vez de perder sua atmosfera por meio de uma colisão violenta”, escreve. Observações futuras, reforça, devem ajudar a desvendar a composição das atmosferas e a trajetória evolutiva de cada planeta.

As implicações não se limitam à teoria. A forma como esses mundos se organizam afeta as chances de existência de atmosferas estáveis, de água líquida e, em última instância, de ambientes habitáveis. Mesmo que LHS 1903 e não seja um candidato direto a abrigar vida, o simples fato de uma Super-Terra rochosa surgir na periferia de um sistema tão comum pode alterar projeções sobre quantos planetas similares à Terra existem na galáxia.

O que a próxima década pode revelar

Néstor Espinoza, astrônomo do Instituto de Ciência do Telescópio Espacial em Baltimore, lembra que a formação de planetas continua sendo um quebra-cabeça em aberto. “A forma como os planetas se formam ao redor de estrelas pequenas como a LHS 1903 é agora um tema de debate”, afirma. Para ele, o novo sistema “adiciona um dado muito interessante” que vai desafiar modelos teóricos nos próximos anos.

Na prática, isso significa mais tempo de telescópio, mais simulações e mais colaboração internacional. A combinação de observatórios espaciais, como TESS, CHEOPS e James Webb, com grandes telescópios em solo, cria uma agenda de trabalho para ao menos a próxima década. Cada nova medição de massa, raio ou atmosfera serve de teste direto para as teorias que tentam explicar a sequência invertida de LHS 1903.

O interesse extrapola a comunidade de especialistas. A descoberta mobiliza agências como Nasa e ESA, que investem bilhões de dólares na busca por exoplanetas, e reforça a importância de programas de cooperação científica entre países. Em um cenário de orçamentos disputados, sistemas exóticos como LHS 1903 ajudam a justificar missões dedicadas a sondar mundos distantes com precisão cada vez maior.

Enquanto novas observações não chegam, o sistema permanece como um incômodo produtivo na teoria planetária. Se uma única estrela comum abriga um arranjo tão improvável, quantos outros sistemas invertidos ainda passam despercebidos nos dados brutos dos telescópios? A resposta pode redefinir não apenas como os astrônomos desenham os mapas da galáxia, mas também onde procuram, daqui para frente, por outros mundos parecidos com o nosso.