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Formação Planetária em Sistema Estelar Triplo - Caso inclinado
Luana Liberato Mendes, Othon Cabo Winter, Rita de Cássia Domingos e André Izidoro, Campus de
Guaratinguetá – Faculdade de Engenharia, Curso Bacharelado em Física,
[email protected] , Bolsa PIBIC
Palavras Chave: Sistema estelar triplo, sistema protoplanetário, formação planetária.
Introdução
Em Domingos et al.(2013) foi apresentado um estudo
sobre o último estágio da formação de planetas em um
sistema de duas estrelas perturbado por uma terceira
estrela distante, Figura 1. Todos os corpos foram
considerados coplanares e os resultados mostraram
que a quantidade da massa inicial do disco tem um
papel importante nas características do sistema
planetário formado. Discos mais massivos tendem a
formar um pequeno número de planetas massivos e
em tempos da ordem de 107 anos. De acordo com a
literatura, isto sugere que a formação de planetas
terrestres em sistema estelar triplo totalmente coplanar
poderia ser similar ao nosso Sistema Solar. Neste
trabalho, nós apresentamos um estudo sobre a
formação planetária no mesmo sistema, mas
considerando a órbita da terceira estrela inclinada com
relação aos outros corpos. Este estudo visa verificar as
implicações da inclinação da órbita da terceira estrela
no processo de formação dos planetas.
Figura 1 – Ilustração do sistema estudado onde Bb1 e
Bb2 são as estrelas centrais, e A é a estrela
perturbadora.
Objetivos
Nosso objetivo é estudar a eficiência de formação de
planetas quando considerando diferentes inclinações
para a órbita da estrela perturbadora.
Material e Métodos
Nossa pesquisa tem caráter teórico e computacional,
para tanto, nós utilizamos o pacote de integração
numérica MERCURY¹. As condições iniciais das
nossas simulações, de acordo com Domingos(2013),
são: a) Estrela binária (Bb1 e Bb2) com massas 0,699
e 0,582 MSol, semi-eixo orbital 0,983UA e
excentricidade 0,7849; b) um disco protoplanetário
entre 6 e 8 UA com massa 2,6 MTerra ao redor do
centro de massa do binário, sendo 140 corpos com
massa da Lua e 14 corpos com massa de Marte em
órbitas circulares; c) uma estrela (A) com semi-eixo
maior 61,9 UA, excentricidade 0,3 e massa 1,2 MSol
cuja órbita está ao redor do centro de massa do
sistema. A inclinação da órbita da estrela A assumiu
valores de 0,01º, 0,5º, 2,0º, 5,0º e 10,0º. O tempo total
das simulações foi 107 anos. As colisões entre os
XXVI Congresso de Iniciação Científica
corpos são consideradas inelásticas e o momento
linear e a massa são conservados.
Resultados e Discussão
O fato mais interessante obtido como resultado foi
que devido à inclinação da terceira estrela nenhum
planeta foi formado em 107 anos. A explicação para
este resultado é que a perturbação da estrela A causa
uma redistribuição e aumento na inclinação orbital dos
corpos no disco protoplanetário e à medida que esses
corpos passam a evoluir em planos orbitais diferentes
a probabilidade de colisão reduz significativamente,
evitando o crescimento planetário. Por exemplo, na
Figura 2, apresentamos o resultado do caso com
inclinação de 0,01º e notamos que quanto maior a
inclinação da terceira estrela, maior a diferença entre a
inclinação dos planos orbitais dos protoplanetas. Como
podemos ver, além do aumento da inclinação, a órbita
dos
protoplanetas
tornam-se
elípticas.
A
excentricidade atingida pelos corpos diminui com o
aumento da inclinação da terceira estrela. Este
resultado pode ser explicado devido ao fato que uma
nuvem protoplanetária mais espalhada resulta em
menos interação gravitacional entre os corpos, fazendo
com que suas excentricidades permaneçam baixas.
Figura 2 – Distribuição final de embriões
protoplanetários em diagramas axe (esquerda) e axi
(direita) em 107 anos de integração. Os pontos rosa e
azuis representam corpos de massas da Lua e corpos
de massas de Marte, respectivamente.
Conclusões
Ao contrário do caso plano, nossos resultados
mostraram que não houve formação de planetas para
o caso inclinado durante os primeiros 10 milhões de
anos. Neste caso, o tempo necessário para formação
de planetas deve ser maior do que o tempo
considerado. Assim, nós podemos concluir que a
formação de planetas no sistema estudado deve ser
um longo processo. Talvez detecções de planetas em
sistemas triplos similares ao estudado aqui não seja
possível. Isto poderia ser explicado pelo fato que
planetas podem ainda não ter completado o processo
de formação.
Agradecimentos
Ao suporte financeiro da Capes e do CNPq.
¹Chambers, J. E. MNRAS 1999, 304, 793
² R. C. Domingos, O. C. Winter and A. Izidoro, 2013, Aceito
International Journal of Astrobiology em Julho de 2014.