Os planetas possivelmente se formam nos discos de gás e poeira encontrados ao redor de estrelas jovens.
© Jean-François Gonzalez (disco protoplanetário)
A imagem acima mostra um disco protoplanetário visível como um brilhante anel de poeira. O gás tem tons de azul e a poeira de vermelho.
Mas ainda não há uma teoria completa da sua origem que explica como é que a poeira inicial se desenvolve em sistemas planetários. Uma equipe francesa, britânica e australiana pensa que tem agora a resposta. As suas simulações mostram a formação de "armadilhas de poeira" onde fragmentos do tamanho de seixos se reúnem e aglomeram, para dar origem aos blocos de construção dos planetas.
O nosso Sistema Solar (e outros sistemas planetários) começou com discos de gás e grãos de poeira em torno de uma estrela jovem. Os processos que convertem estes grãos minúsculos, cada com micr\õmetros de diâmetro, em agregados com alguns centímetros, e o mecanismo para fabricar núcleos planetários a partir de "planetesimais" de tamanho quilométrico, são bem compreendidos.
O estágio intermediário, que aglutina em seixos e os aglomera em objetos com o tamanho de asteroides, é menos claro, mas, com mais de 3.500 planetas já descobertos ao redor de outras estrelas, todo o processo parece ser omnipresente.
O Dr. Jean-François Gonzalez, do Centre de Recherche Astrophysique, na França, liderou o novo trabalho. Ele comenta: "Até agora, temos lutado para explicar como é que seixos se juntam para formar planetas e, mesmo assim, já descobrimos grandes números de planetas em órbita de outras estrelas. Isso levou-nos a pensar sobre como resolver este mistério."
Existem duas barreiras principais que precisam ser superadas para que os seixos se tornem em planetesimais. Em primeiro lugar, o arrasto do gás sobre as partículas de poeira num disco faz com que se desloquem rapidamente em direção à estrela central, onde são destruídos, não deixando nenhum material para formar planetas. O segundo desafio é que os grãos em crescimento podem ser quebrados por colisões a alta velocidade, fragmentando-os num grande número de pedaços menores e invertendo o processo de agregação.
Os únicos locais, nos discos de formação planetária, onde estes problemas podem ser superados são chamados de "armadilhas de poeira". Nestas regiões de alta pressão, o movimento de deriva diminui, permitindo com que os grãos de poeira se acumulem. Com a sua velocidade reduzida, os grãos também podem evitar a fragmentação quando colidem.
Até agora, os astrônomos pensavam que as armadilhas de poeira só podiam existir em ambientes muito específicos, mas as simulações de computador indicam que são muito comuns. O seu modelo presta especial atenção à forma como a poeira num disco arrasta o componente gasoso. Na maioria das simulações astronômicas, o gás faz com que a poeira se mova, mas às vezes, nas configurações mais densas, a poeira atua mais fortemente sobre o gás.
Este efeito, conhecido como retro-reação aerodinâmica de arrasto, é geralmente negligenciável e tem sido, até agora, ignorado nos estudos de grãos em crescimento e fragmentação. Mas os seus efeitos tornam-se importantes em ambientes ricos em poeira, como aqueles encontrados onde os planetas se formam.
O efeito de retro-reação retarda o desvio interno dos grãos, o que lhes dá tempo para crescer em tamanho. Os grãos suficientemente grandes tornam-se livres da influência do gás, diminuindo a alteração dos seus movimentos. O gás, sob a influência desta reação inversa, é empurrado para fora e forma uma região de alta pressão: a armadilha de poeira. Estas armadilhas espontâneas concentram então os grãos oriundos das regiões mais externas do disco, criando um anel muito denso de sólidos e dando uma ajuda à formação dos planetas.
Observatórios como o ALMA, no Chile, já vêm anéis brilhantes e escuros em sistemas de formação planetária que se pensa serem armadilhas de poeira. Gonzalez e a sua equipe, e outros grupos de pesquisa espalhados pelo mundo, planejam agora estender o modelo de armadilha até ao processo de formação dos planetesimais.
Esta é uma solução simples e robusta para um problema de longa data na formação planetária.
Os seus resultados foram publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Fonte: Swinburne University of Technology
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