Por que planetas como Tatooine são tão raros? A relatividade explica a escassez em sistemas binários

Описание: Embora a maioria das estrelas se forme em pares e quase todas pareçam ter planetas orbitando-as, mundos que orbitam duas estrelas ao mesmo tempo — como o planeta Tatooine de Star Wars, com seus dois sóis no céu — são extremamente raros

Dos mais de 6.000 exoplanetas confirmados até hoje, a grande maioria descoberta por telescópios como o Kepler e o TESS da NASA, apenas 14 orbitam estrelas binárias, ou seja, planetas circumbinários. Deveriam existir centenas, mas a realidade é bem diferente.

Pesquisadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, e da Universidade Americana de Beirute propuseram uma explicação: a teoria da relatividade geral de Einstein desempenha um papel decisivo nessa escassez.

Em sistemas binários, as duas estrelas geralmente têm massas semelhantes e orbitam uma à outra em trajetórias elípticas. Um planeta orbitando um par de estrelas experimenta perturbações gravitacionais constantes, fazendo com que sua órbita gire lentamente, um movimento chamado precessão — semelhante ao que acontece com o eixo de um pião.

As órbitas das próprias estrelas também sofrem precessão, mas, neste caso, o principal fator responsável é a relatividade geral. Com o tempo, as interações de maré entre as estrelas fazem com que suas órbitas diminuam gradualmente de velocidade. Isso acelera a precessão das estrelas, enquanto a precessão do planeta diminui devido ao enfraquecimento da influência gravitacional à medida que as estrelas se aproximam.

Quando as taxas de precessão se igualam e entram em ressonância, a órbita do planeta torna-se extremamente alongada. Ele se aproxima muito das estrelas em um ponto de sua trajetória e se distancia muito em outro. Nessa situação, duas coisas podem acontecer: o planeta é ejetado do sistema ou se aproxima tanto que sofre uma ruptura gravitacional, sendo engolido por uma das estrelas ou despedaçado pelas forças de maré.

Esse processo ocorre relativamente rápido, em dezenas de milhões de anos, dentro da longa vida útil de bilhões de anos das estrelas. Portanto, planetas próximos em sistemas binários compactos (com períodos orbitais de cerca de sete dias ou menos) praticamente desaparecem.

Os poucos planetas circumbinários detectados geralmente estão localizados logo além de uma zona de instabilidade ao redor do par estelar, onde as interações de três corpos (duas estrelas e o planeta) tornam a sobrevivência estável impossível. Formar planetas exatamente nessa borda seria como tentar construir uma bola de neve no meio de um furacão.

Embora planetas em sistemas binários existam, a maioria está muito distante para ser detectada pelos métodos de trânsito atuais (que procuram pelo escurecimento periódico da luz estelar). Assim, o que vemos é uma grande raridade de mundos com dois sóis, especialmente nos sistemas mais compactos.

A relatividade geral, que já explicava a precessão extra da órbita de Mercúrio há mais de um século, mostra aqui mais uma vez seu impacto sutil, porém decisivo, mesmo em sistemas planetários simples.