Exoplaneta recém-nascido esculpindo a poeira ao seu redor

Os astrônomos podem ter descoberto um planeta ainda em formação esculpindo um padrão intrincado no gás e poeira que rodeia a sua jovem estrela hospedeira.

© VLT (planeta nascendo em torno da estrela jovem HD 135344B)

A imagem da esquerda, obtida com um novo instrumento Enhanced Resolution Imager and Spectrograph (ERIS) montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO, que mostra um possível planeta nascendo em torno da estrela jovem HD 135344B. O círculo preto central corresponde a um coronógrafo, um dispositivo que bloqueia a luz da estrela para revelar detalhes tênues ao seu redor. O círculo branco indica a localização do planeta. A imagem da direita combina observações anteriores realizadas com o instrumento Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE), também montado no VLT, (em vermelho) e com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA, em laranja e azul).

Com o auxílio do VLT, os cientistas observaram um disco planetário com braços espirais proeminentes, sinais claros de que existe um planeta aninhado nas suas regiões mais interiores. Trata-se da primeira vez que os astrônomos detectam um candidato a planeta no interior de um disco espiral.

O potencial planeta em formação foi detectado em torno da estrela HD 135344B, no interior de um disco de gás e poeira que a rodeia, chamado disco protoplanetário. Estima-se que o planeta em formação tenha o dobro do tamanho de Júpiter e esteja tão longe da sua estrela hospedeira como Netuno está do Sol. Foi observado moldando o material que o rodeia no interior do disco protoplanetário, à medida que cresce para se transformar num planeta completamente formado.

Os discos protoplanetários são estruturas que observamos em torno de estrelas jovens e que apresentam frequentemente padrões intrincados, como anéis, espaços vazios ou espirais. Há muito que os astrônomos previram que estes padrões são causados por planetas formação, que varrem o material à medida que orbitam em torno da sua estrela progenitora. No entanto, e até agora, ainda não tinha sido observado um destes "escultores planetários" em construção.

Particularmente e no caso do disco da HD 135344B, tinham já sido previamente detectados por outra equipa braços espirais rodopiantes com o instrumento SPHERE. Contudo, em nenhuma das observações anteriores tinham sido encontrados sinais da existência dum planeta se formando no interior do disco; veja detalhes em: O ALMA revela locais de construção planetária.

Agora, nas observações obtidas com o novo instrumento ERIS, os pesquisadores acreditam ter encontrado um planeta em formação. A equipe detectou o candidato a planeta mesmo na base de um dos braços espirais do disco, exatamente onde a teoria prevê que se poderá encontrar o planeta responsável por esculpir o padrão observado. Um artigo foi publicado ontem no periódico Astronomy & Astrophysics.

Outra equipe de astrônomos utilizou também recentemente o instrumento ERIS para observar a estrela V960 Mon, a qual se encontra ainda na fase inicial da sua vida. Num estudo publicado em 18 de Julho no peródico The Astrophysical Journal Letters, os cientistas relataram a descoberta de um objeto companheiro desta estrela jovem, embora a natureza exata desse objeto permaneça ainda um mistério.

© VLT (companheiro orbitando a estrela V960 Mon)

O novo estudo vem no seguimento de observações da estrela V960 Mon realizadas há alguns anos atrás; veja detalhes em: Novas imagens revela segredos sobre o nascimento de planetas.

Estas observações, obtidas com o SPHERE e o ALMA, revelaram que o material que orbita a V960 Mon se apresenta sob a forma de uma série de braços em espiral intrincados e que se está se fragmentando, num processo conhecido por “instabilidade gravitacional”. Este processo ocorre quando grandes aglomerados de material em torno de uma estrela se contraem e colapsam, cada um com o potencial de formar um planeta ou um objeto maior.

O trabalho anterior tinha revelado a presença de material instável, mas a questão do que aconteceria a seguir tinha ficado em aberto. Assim, com o auxílio do ERIS, foi possível procurar fragmentos compactos e luminosos que assinalassem a presença de uma companheira no disco. A equipe descobriu um potencial objeto companheiro muito próximo de um dos braços espirais observados com o SPHERE e o ALMA, e afirma que se pode tratar ou de um planeta em formação ou de uma anã marrom, um objeto maior do que um planeta que não tem massa suficiente para brilhar como uma estrela.

A ser confirmada a sua existência, trata-se da primeira detecção clara de um planeta ou anã marrom se formando por instabilidade gravitacional.

Fonte: ESO

O ALMA revela locais de construção planetária

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), astrônomos obtiveram as mais claras indicações conseguidas até hoje de que planetas com várias vezes a massa de Júpiter se formaram recentemente nos discos de gás e poeira que rodeiam quatro estrelas jovens.

© ESO/M. Kornmesser (ilustração de um disco transitório em torno de uma estrela jovem)

Medições do gás em torno das estrelas forneceram também pistas adicionais relativas às propriedades destes planetas.

Existem planetas em órbita de quase todas as estrelas, no entanto os astrônomos ainda não compreendem bem como, e sob que condições, é que estes corpos se formam. Para responder a estas perguntas, foi feito um estudo dos discos em rotação de gás e poeira que se situam em torno de estrelas jovens e a partir dos quais se formam os planetas. Como estes discos são pequenos e encontram-se muito distantes da Terra, foi necessário utilizar o ALMA para revelar os seus segredos.

 
Uma classe especial destes discos, os discos transitórios, possui uma falta surpreendente de poeira nos seus centros, na região em torno da estrela. Duas ideias principais foram adiantadas para explicar estas estranhas cavidades na poeira dos discos. A primeira diz que ventos estelares fortes e radiação intensa poderiam ter soprado para longe ou mesmo destruído o material à sua volta. Este processo, que limpa a poeira e o gás de dentro para fora, é conhecido por fotoevaporação. Alternativamente, planetas jovens massivos em processo de formação poderão também ter limpo o material à medida que orbitam a estrela. Tais planetas são difíceis de observar de forma direta e estudos anteriores nos comprimentos de onda do milímetro não conseguiram mostrar uma vista detalhada do seu interior, isto é, da região onde os planetas estão se formando, e onde estas diferentes hipóteses poderiam ser testadas. Outros estudos não conseguiram medir a quantidade de gás nestes discos.

A sensibilidade sem paralelo e a nitidez de imagem do ALMA permitiram a uma equipe de astrônomos, liderada por Nienke van der Marel do Observatório de Leiden, Holanda, mapear de modo muito rigoroso a distribuição do gás e poeira em quatro discos transitórios. Os quatro alvos estudados neste trabalho foram: SR 21, HD 135344B (também conhecido por SAO 206462), DoAr 44 e Oph IRS 48. Este estudo permitiu à equipe escolher pela primeira vez entre as duas diferentes opções que poderão causar estas cavidades na poeira dos discos.

    

© ALMA (discos transitórios das estrelas HD 135344B e DoAr 44)

Estas novas imagens mostram que existem quantidades significativas de gás no interior das cavidades da poeira. O gás presente nos discos transitórios é essencialmente constituído por hidrogênio, sendo este traçado através de observações da molécula de monóxido de carbono (CO). No entanto, e para surpresa da equipe, o gás possui também uma cavidade, embora esta seja até cerca de três vezes menor que a da poeira.

 
Este resultado só pode ser explicado pelo cenário de planetas massivos recém formados que limpam o gás à medida que viajam nas suas órbitas, mas que capturam as partículas de poeira mais longe. Este processo de captura da poeira foi explicado numa notícia anterior (ALMA descobre uma fábrica de cometas).

“Observações anteriores apontavam já para a presença de gás no interior dos espaços vazios de poeira,” explica Nienke van der Marel. “Mas como o ALMA consegue obter imagens do material no disco inteiro com muito mais detalhe do que outras infraestruturas de observação, pudemos excluir o outro cenário alternativo. Os espaços vazios apontam claramente para a presença de planetas com várias vezes a massa de Júpiter, que criam esta espécie de “cavernas” à medida que varrem o disco.”
Surpreendentemente, estas observações foram feitas usando apenas um décimo do atual poder de resolução do ALMA, já que foram executadas quando metade da rede se encontrava ainda em construção no Planalto do Chajnantor, no norte do Chile.

 
Estudos adicionais são agora necessários para determinar se os discos mais tradicionais também apontam para este cenário de planetas que limpam o disco, embora outras observações já obtidas com o ALMA tenham também fornecido novas pistas sobre o complexo processo de formação planetária.
“Todos os discos transitórios estudados até agora que apresentam estas enormes cavidades na poeira, possuem também cavidades no gás. Por isso, com o ALMA podemos agora descobrir onde e quando é que planetas gigantes estão se formando nestes discos e comparar estes resultados com os modelos de formação planetária,” diz Ewine van Dishoeck, também da Universidade de Leiden e do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre. “Detecções planetárias diretas estão já ao alcance dos atuais instrumentos e a próxima geração de telescópios que se encontra atualmente em construção, tal como o European Extremely Large Telescope, poderá ir muito mais além. O ALMA está nos dizendo para onde é que estes telescópios devem apontar.”

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Resolved gas cavities in transitional disks inferred from CO isotopologs with ALMA”, de N. van der Marel, et al., que foi publicado online hoje na revista especializada Astronomy & Astrophysics.

Fonte: ESO