Descoberto trio de planetas bebês em torno de estrela recém nascida

ESO
14/06/2018

Astrônomos descobriram provas convincentes de que três planetas jovens orbitam a estrela bebê HD 163296. [1]
Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mudou completamente a nossa maneira de ver os discos protoplanetários — as fábricas de planetas repletas de gás e poeira que rodeiam as estrelas jovens. Os anéis e espaços vazios nestes discos fornecem-nos evidências circunstanciais intrigantes da presença de protoplanetas [2]. No entanto, existem outros fenômenos que podem também ser responsáveis por estas estruturas.

Agora, e graças a uma técnica inovadora de procura de planetas que identifica padrões incomuns no fluxo de gás do disco de formação planetária situado em torno de uma estrela jovem, duas equipes de astrônomos confirmaram a existência de marcas distintas que apontam para planetas recém formados em órbita de uma estrela bebê [3].

Ao medirmos o fluxo de gás em um disco protoplanetário, temos mais certeza de que existem planetas ao redor dessa estrela jovem,” disse Christophe Pinte da Universidade Monash, na Austrália, e autor principal de um dos dois artigos científicos que descreve estes resultados. “Esta técnica oferece-nos uma nova direção para compreendermos melhor a formação de sistemas planetários.

Para chegar a estes resultados, cada equipe analisou observações ALMA de HD 163296, uma estrela jovem situada a cerca de 330 anos-luz de distância da Terra na constelação do Sagitário [4]. Esta estrela tem cerca de duas vezes a massa do Sol mas tem apenas 4 milhões de anos de idade — ou seja, é cerca de mil vezes mais jovem que o nosso Sol.

Resolvemos investigar o movimento do gás localizado, ou seja, a pequena escala, no disco protoplanetário da estrela, já que, com esta técnica completamente nova, poderíamos descobrir alguns dos mais jovens planetas na nossa galáxia, graças às imagens de alta resolução obtidas pelo ALMA,” disse Richard Teague, astrônomo na Universidade de Michigan e autor principal do segundo artigo.

Em vez de se focarem na poeira situada no disco, a qual tinha já sido claramente observada pelo ALMA em observações anteriores, os astrônomos estudaram o gás de monóxido de carbono (CO) espalhado por todo o disco. As moléculas de CO emitem radiação bem distinta nos comprimentos de onda do milímetro, a qual pode ser observada pelo ALMA com grande detalhe. Variações sutis do comprimento de onda desta radiação, devido ao efeito Doppler, revelam movimentos do gás no disco.

A equipe liderada por Teague identificou dois planetas localizados aproximadamente a 12 e 21 bilhões de km de distância da estrela. A outra equipe, liderada por Pinte, identificou um planeta a cerca de 39 bilhões de km da estrela [5].

As duas equipes utilizaram variações da mesma técnica, a qual procura anomalias no fluxo do gás, evidenciadas pelos desvios nos comprimentos de onda da emissão de CO e que indicam que o gás está interagindo com um objeto massivo [6].

A técnica utilizada por Teague, que derivou variações médias no fluxo de gás tão pequenas como alguns porcento, revelou o impacto de vários planetas nos movimentos do gás situado mais próximo da estrela. A técnica usada por Pinte, que mede de forma mais direta o fluxo de gás, é mais adequada para estudar a parte mais externa do disco e permitiu aos investigadores localizar com mais precisão o terceiro planeta, no entanto restringe-se a maiores desvios no fluxo, isto é, maiores que cerca de 10%.

Em ambos os casos, os investigadores identificaram áreas onde o fluxo de gás não corresponde ao seu meio envolvente — um pouco como as correntes de um rio em torno de rochas na água. Ao analizar cuidadosamente este movimento, os cientistas puderam ver claramente a influência de corpos planetários com massa semelhante à de Júpiter.

Esta nova técnica permite aos astrônomos estimar de modo mais preciso massas protoplanetárias e tem menos probabilidade de produzir falsos positivos. “Começamos agora a levar o ALMA para a vanguarda da detecção de planetas,” disse o co-autor Ted Bergin da Universidade de Michigan.

Ambas as equipes continuam a refinar este método e irão aplicá-lo a outros discos, esperando-se assim compreender melhor como é que se formam as atmosferas e que elementos e moléculas estão presentes num planeta na época de seu nascimento. [7] [8]

[1] Crédito da imagem: ESO, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); Pinte et al.

[2] Apesar de milhares de planetas terem já sido descobertos nas duas últimas décadas, a detecção de protoplanetas permanece na vanguarda da ciência, não tendo havido detecções claras até ao presente. As técnicas usadas atualmente para encontrar exoplanetas completamente formados em sistemas planetários — tais como medir os desvios de uma estrela ou o decréscimo da radiação estelar devido a um planeta em trânsito — não se prestam à detecção de protoplanetas.

[3] O movimento do gás em torno de uma estrela sem planetas apresenta um padrão muito simples e previsível (rotação de Kepler), que é praticamente impossível de alterar tanto coerentemente como localmente, por isso apenas a presença de um objeto relativamente massivo pode dar origem a tais distúrbios.

[4] As imagens ALMA da HD 163296 e doutros sistemas semelhantes revelaram estranhos padrões de anéis concêntricos e espaços vazios nos discos protoplanetários. Estes espaços vazios apontam para a existência de protoplanetas que estão varrendo o gás e a poeira das suas órbitas, incorporando parte deles nas suas próprias atmosferas. Um estudo anterior deste disco em particular mostra que os espaços vazios na poeira e no gás se sobrepõem, sugerindo que pelo menos dois planetas se formaram nessa região. No entanto, estas observações iniciais apenas forneceram evidências circunstanciais e não puderam ser usadas para estimar de forma precisa a massa dos planetas.

[5] O que corresponde a 80, 140 e 260 vezes a distância entre a Terra e o Sol.

[6] Esta técnica é semelhante à que levou à descoberta do planeta Netuno no século XIX. Nesse caso particular, as anomalias no movimento do planeta Urano foram explicadas devido ao efeito gravitacional de um corpo desconhecido, que foi subsequentemente descoberto de forma visual em 1846 e tomou o lugar de oitavo planeta do Sistema Solar.

[7] Este trabalho foi descrito em dois artigos científicos publicados na mesma edição da revista especializada Astrophysical Journal Letters. O primeiro intitula-se “Kinematic evidence for an embedded protoplanet in a circumstellar disc”, de C. Pinte et al. e o segundo intitula-se “A Kinematic Detection of Two Unseen Jupiter Mass Embedded Protoplanets”, de R. Teague et al.

[8] Esta notícia científica foi traduzida por Margarida Serote (Portugal) e adaptada para o português brasileiro por Gustavo Rojas.

Como citar esta notícia científica: ESO. Descoberto trio de planetas bebês em torno de estrela recém nascida. Tradução de Margarida Serote e Gustavo Rojas. Saense. http://www.saense.com.br/2018/06/descoberto-trio-de-planetas-bebes-em-torno-de-estrela-recem-nascida/. Publicado em 14 de junho (2018).

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