Simulări avansate sugerează că ar putea exista mai multe planete asemănătoare Pământului

Ar trebui să existe mai multe planete precum Pământul. Un nou studiu realizat de cercetătorii Sho Shibata și Andre Izidoro, de la Universitatea Rice (SUA), propune un model inovator pentru formarea super-Pământurilor și mini-Neptunilor, planete cu dimensiuni de 1 până la 4 ori mai mari decât ale Pământului, printre cele mai comune din galaxia noastră.

Folosind simulări avansate, cercetătorii sugerează că aceste planete se formează din inele distincte de planetezimale, oferind o perspectivă nouă asupra evoluției planetare dincolo de Sistemul Solar.

Rezultatele au fost publicate recent în The Astrophysical Journal Letters.

Ar trebui să existe mai multe planete precum Pământul

Timp de decenii, oamenii de știință au dezbătut procesul de formare al super-Pământurilor și mini-Neptunilor. Modelele tradiționale susțin că planetezimalele (blocurile fundamentale ale planetelor) s-au format în regiuni extinse ale discului protoplanetar al unei stele tinere. Însă Shibata și Izidoro propun o teorie diferită: aceste materiale s-au adunat în inele înguste, situate în locații specifice ale discului, sugerând că formarea planetelor este un proces mai organizat decât se credea anterior.

„Acest studiu este deosebit de important, deoarece modelează formarea super-Pământurilor și mini-Neptunilor, tipurile de planete considerate cele mai comune în galaxie. Unul dintre cele mai interesante rezultate este că procesele de formare ale Sistemului Solar și ale sistemelor exoplanetare ar putea avea similitudini fundamentale”, explică Shibata, cercetător postdoctoral în domeniul științelor Pământului, mediului și planetare.

Simulări cu computere avansate

Folosind simulări avansate de tip N-body (modele computerizate care analizează interacțiunile gravitaționale dintre obiecte) cercetătorii au studiat formarea planetelor în două regiuni distincte: una situată la mai puțin de 1,5 unități astronomice (AU) de steaua gazdă și alta aflată dincolo de 5 AU, în apropierea liniei de îngheț a apei. Simulările au urmărit coliziunile, creșterea și migrația planetezimalelor pe parcursul a milioane de ani. Rezultatele au arătat că super-Pământurile se formează în principal prin acumularea de planetezimale în discul interior, în timp ce mini-Neptunii iau naștere mai departe, printr-un proces cunoscut sub numele de acumulare de pietricele („pebble accretion”).

„Descoperirile noastre sugerează că super-Pământurile și mini-Neptunii nu se formează dintr-o distribuție continuă de material solid, ci din inele care concentrează cea mai mare parte a masei solide. Cercetări anterioare realizate la Universitatea Rice au explorat aspecte ale acestei idei, dar noul nostru studiu aduce toate aceste concepte într-un tablou unitar”, afirmă Izidoro, profesor asistent în domeniul științelor planetare.

Ce putem învăța de la aceste planete precum Pământul?

Modelul propus de cercetători reușește să reproducă caracteristici esențiale ale sistemelor exoplanetare, inclusiv așa-numita „radius valley”, o zonă cu o lipsă evidentă de planete cu dimensiuni de aproximativ 1,8 ori mai mari decât Pământul. În schimb, exoplanetele tind să se grupeze în două categorii principale: unele având dimensiuni de aproximativ 1,4 ori cât Pământul, iar altele de 2,4 ori. Modelul explică această diferență prin faptul că planetele mai mici de 1,8 ori raza Pământului sunt predominant super-Pământuri stâncoase, în timp ce cele mai mari sunt mini-Neptuni bogați în apă, o ipoteză care se aliniază perfect cu observațiile astronomice, scrie Phys.org.

De asemenea, cercetarea oferă o explicație pentru uniformitatea dimensiunilor planetelor din sistemele exoplanetare. Multe sisteme planetare prezintă un tipar de tip „mazăre într-o păstaie”, în care planetele au dimensiuni foarte similare. Modelul inelelor de planetezimale explică în mod natural această uniformitate, arătând că planetele se formează și cresc în cadrul unor inele bine definite.

Simulările lui Shibata și Izidoro sunt, de asemenea, în concordanță cu distribuțiile observate ale orbitelor planetare, consolidând ideea că planetele se formează în locații specifice, și nu sunt dispersate aleatoriu în discul protoplanetar.

Viitorul cercetărilor planetare

Pe lângă explicațiile aduse, modelul permite și predicții privind formarea planetelor și chiar sugerează posibilitatea existenței altor planete precum Pământul. Izidoro afirmă că, deși rare, planete stâncoase aflate în zone locuibile ar putea apărea prin impacturi gigantice târzii, similar procesului prin care s-au format Pământul și Luna.

„Putem extinde modelul nostru pentru a face predicții despre tipurile de planete care ar putea exista la distanțe similare cu cea dintre Pământ și Soare, regiuni care în prezent sunt dincolo de limitele observațiilor directe. Conform estimărilor noastre, aproximativ 1% dintre sistemele cu super-Pământuri și mini-Neptuni ar putea conține planete asemănătoare Pământului în zona locuibilă a stelei lor. Deși această fracțiune este relativ mică, dată fiind frecvența ridicată a super-Pământurilor și a mini-Neptunilor, asta înseamnă că ar putea exista aproximativ o planetă de tip terestru la fiecare 300 de stele asemănătoare Soarelui”, explică Izidoro.

Privind spre viitor, aceste descoperiri ar putea avea implicații majore asupra cercetărilor privind exoplanetele.

„Predicțiile noastre vor fi testate cu ajutorul viitoarelor telescoape, oferind informații esențiale despre formarea planetelor și locuibilitatea acestora. Dacă observațiile viitoare ne vor confirma ipotezele, acest lucru ar putea schimba complet modul în care înțelegem formarea planetelor, nu doar în galaxia noastră, ci în întregul Univers”, adaugă Shibata.

Vă recomandăm să citiți și:

Test de cultură generală. Care om de știință a vizitat Pluto?

Răsărit spectaculos de Soare, văzut de pe Lună de misiunea istorică Blue Ghost

Apa ar putea fi mai veche decât am crede și ar fi făcut parte din primele galaxii

Nucleul Pământului ar putea ascunde un rezervor vast de heliu primordial