Quando um jovem sistema solar comea§a a funcionar, épouco mais do que uma jovem estrela e um disco girata³rio de detritos. O pensamento aceito diz que os destroa§os rodopiantes são arrastados para a formação do planeta. Mas um novo estudo diz que grande parte da matéria no disco pode ter um destino diferente.

Pode não ter a honra de se tornar parte de um bom planeta esta¡vel, orbitando placidamente e de forma confia¡vel em torno de sua estrela hospedeira. Em vez disso, ésimplesmente descartado. a‰ ejetado do jovem sistema estelar ainda em formação para passar sua existaªncia como um objeto interestelar ou como um planeta rebelde.

O estudo éde Avi Loeb e Amir Siraj. Loeb e Siraj são ambos do Center for Astrophysics (CfA) de Harvard e já colaboraram em pesquisas antes. Seu novo estudo éintitulado "Evidaªncia preliminar de que os discos protoplanetarios ejetam mais massa do que retem". Esta¡ dispona­vel no site pré-impresso arxiv.org e ainda não foi revisado por pares.

Loeb e Siraj apontam para a existaªncia de objetos interestelares como "Oumuamua e 2I / Borisov para defender sua posição. Atéagora, não háprovas conclusivas para a origem desses objetos e de seus irmãos. Os pesquisadores descobriram origens diferentes e trouxeram evidaªncias para suportar, mas atéagora, não háconsenso. "Oumuamua poderia ser um iceberg de hidrogaªnio escuro interestelar, um objeto semelhante a Plutão, ou mesmo um tipo de" coelho de poeira "interestelar. E o cometa 2l / Borisov éprovavelmente um cometa interestelar desonesto, o primeiro que observamos.

Os ora§amentos de massa estelar mostram que nem as nuvens exo-Oort nem os discos protoplanetarios podem fornecer massa suficiente para explicar os objetos interestelares e a população de planetas rebeldes. Então, talvez nossos ora§amentos de massa estelar estejam errados? Talvez a maior parte do material em discos protoplanetarios seja ejetado e se torne objetos interestelares como "Oumuamua, 2I / Borisov e planetas rebeldes, com alguns desses planetas sendo muitas vezes maiores que a Terra.

Muito do artigo ébaseado em estimativas cienta­ficas, e muito dele épreliminar. Os autores deixam isso claro no tí­tulo do artigo. Os cientistas ainda não tem uma compreensão clara de quantos objetos interestelares e planetas invasores existem. Mas vocêprecisa comea§ar de algum lugar, e este artigo éuma espanãcie de ponto de partida.

O artigo comea§a com: "Se os objetos interestelares se originam em discos protoplanetarios, eles podem ser usados ​​para calibrar a fração de massa que esses discos ejetam." A partir daa­, eles va£o mais fundo.

"A origem dos objetos interestelares éum mistério não resolvido", eles escrevem. "Nem as nuvens exo-Oort nem os discos protoplanetarios são capazes de preencher o ora§amento de massa necessa¡rio para produzir a população inferida de objetos interestelares." Isso deixa apenas duas amplas possibilidades para suas origens. Um são diferentes ora§amentos de massa estelar, o que pode ser implausa­vel. A outra são as diferentes probabilidades de sobrevivaªncia para objetos interestelares em grandes distâncias e escalas de tempo.

Este prea¢mbulo estabelece a principal questãodos pesquisadores: "Quanta massa por estrela énecessa¡ria para produzir objetos interestelares?"

O primeiro obsta¡culo para responder a essa pergunta éo fato de que são sabemos realmente sobre dois objetos interestelares: "Oumuamua, que foi descoberto em 2017, e o cometa 2I / Borisov, que foi descoberto em 2019. E os cientistas são observaram estimativas para seus tamanhos. "Oumuamua éestimado entre 20 e 200 metros, e o núcleo de Borisov éestimado entre 0,4 e 1 km. Ha¡ também um terceiro objeto interestelar potencial denominado CNEOS 2014-01-08, mas seu status como um objeto interestelar não foi confirmado.

Temos apenas estimativas de quantos desses objetos interestelares existem, incluindo planetas invasores. Para objetos como "Oumuamua e Borisov, a estimativa éalgo em torno de 9.000 por estrela, enquanto para planetas rochosos errantes com aproximadamente o dobro do tamanho da Terra, éentre cerca de cinco a 10 por estrela. (Algumas estimativas dizem que hámenos, apenas dois por estrela .)

Os pesquisadores pegaram os dados existentes, bem como as estimativas, e fizeram uma simulação. A simulação abordou sua questãoprincipal: "Dados os tamanhos e abunda¢ncias de objetos interestelares conhecidos, quanta massa énecessa¡ria, por estrela, para produzir tal população?"

Para cada estimativa de tamanho e abunda¢ncia de objetos interestelares, a dupla executou simulações de Monte Carlo. Os resultados?

Siraj e Loeb descobriram que as nuvens exo-Oort não podem conter massa suficiente para ser a fonte das populações inferidas de objetos interestelares e planetas rebeldes. A dupla apresenta seus ca¡lculos no jornal e afirma que "Como resultado, as nuvens de estrelas de Oort são fontes implausa­veis de objetos interestelares."

Em seguida, eles consideram os discos protoplanetarios . Seus ca¡lculos são apresentados em detalhes em seu artigo e vale a pena examina¡-los para aqueles que tem um interesse mais profundo neste assunto. Mas o resultado final éque pode ser necessa¡ria uma proporção maior da massa da estrela hospedeira do que se pensava anteriormente para explicar a população inferida de objetos interestelares maiores do que "Oumuamua". A implicação prima¡ria desses resultados éque a quantidade de massa necessa¡ria para formar o interestelar objetos maiores do que "Oumuamua éuma fração substancial da massa da estrela hospedeira, entre 2% e 50%."

No fundo de todo o trabalho de Loeb e Siraj estãoalgo chamado modelo de nebulosa solar de massa ma­nima (MMSN). O modelo MMSN descreve a composição do material em nosso sistema solar necessa¡rio para explicar a formação dos planetas e astera³ides orbitando o sol. O MMSN mostra que, dada a metalicidade do Sol, cerca de 1% da massa do Sol era necessa¡rio para formar os planetas.

Os ca¡lculos e simulações dos autores mostram que énecessa¡ria uma fração substancialmente maior da massa de uma estrela para explicar a população de "objetos semelhantes a Oumuamua". A implicação prima¡ria desses resultados éque a quantidade de massa necessa¡ria para formar objetos interestelares maiores que "Oumuamua éuma fração substancial da massa da estrela hospedeira , entre 2% e 50%."

Se vocêestãopensando que éum intervalo bastante grande, vocêestãocerto. Mas o que o trabalho deles realiza éuma restrição mais ra­gida em nossa compreensão da formação dos sistemas planetarios. "Esses resultados sugerem uma rota altamente eficiente para converter matéria protoestelar em planetesimais de ~ 0,1 km e para ejeta¡-los de suas estrelas-ma£e, e muda o paradigma em relação a s restrições observacionais no processo de formação do sistema planetario."

Mas o que pode ser mais interessante éa conclusão potencial. Os sistemas solares jovens podem ejetar mais massa como objetos interestelares e planetas invasores do que retem.

"Nem o balana§o de massa do disco protoplanetario do sistema solar, nem os discos protoplanetarios ou de detritos observados em torno de outras estrelas poderiam fornecer material suficiente para a formação de objetos interestelares", escrevem Siraj e Loeb em seu resumo.

A dupla termina o artigo mencionando como esses objetos podem ser ejetados de seus sistemas hospedeiros. Mas isso ébasicamente uma espanãcie de barra lateral. A dupla de pesquisadores estãomais interessada em como isso muda nossa compreensão da formação do sistema solar.

Eles apontam que o pra³ximo Telescópio de Pesquisa Vera Rubin poderia potencialmente encontrar muitos mais objetos interestelares, uma vez que o Vera Rubin seráexcelente na descoberta de fena´menos transita³rios. Este estudo élimitado por um pequeno tamanho de amostra de apenas dois, ou possivelmente três, objetos interestelares. Assim que tivermos um tamanho de amostra maior, saberemos muito mais.

"As origens dos objetos interestelares podem ser inferidas por meio de sua distribuição de velocidade, uma vez que um número suficiente deles tenha sido detectado", escrevem os autores.