ALMA descobre trio de planetas bebés em torno de estrela recém nascida

Técnica inovadora para descobrir os planetas mais jovens da nossa galáxia.

ALMA descobre trio de planetas bebés.
Esta imagem mostra parte do conjunto de dados ALMA num comprimento de onda, revelando claramente uma estrutura no material, que indica a presença de um dos planetas.
Créditos: ESO, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); Pinte et al.

Com o auxílio do ALMA, duas equipas independentes de astrónomos descobriram provas convincentes de que três planetas jovens orbitam a estrela bebé HD 163296.

Utilizando uma técnica inovadora de procura de planetas, os astrónomos identificaram três distúrbios no disco de gás situado em torno da jovem estrela: a mais forte evidência de que planetas recentemente formados se encontram em órbita desta estrela.

Estes são considerados os primeiros planetas descobertos pelo ALMA.

ALMA descobre trio de planetas bebés.
Esta imagem mostra parte do conjunto de dados ALMA num comprimento de onda, revelando claramente uma estrutura no material, que indica a presença de um dos planetas.
A localização prevista para o planeta encontra-se assinalada.
Créditos: ESO, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); Pinte et al.

O 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. No entanto, existem outros fenómenos que podem também ser responsáveis por estas estruturas.

Agora, e graças a uma técnica inovadora de procura de planetas que identifica padrões invulgares no fluxo de gás do disco de formação planetária situado em torno de uma estrela jovem, duas equipas de astrónomos confirmaram a existência de marcas distintas que apontam para planetas recém formados em órbita de uma estrela bebé.

Ao medirmos o fluxo de gás no seio de um disco protoplanetário, temos mais certeza de que existem planetas em torno dessa estrela jovem,” disse Christophe Pinte da Universidade Monash, na Austrália, e do Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble (Université de Grenoble-Alpes / CNRS), em França, 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 equipa analisou observações ALMA da HD 163296, uma estrela jovem situada a cerca de 330 anos-luz de distância da Terra na constelação do Sagitário. 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, um astrónomo na Universidade de Michigan e autor principal do segundo artigo.

(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 a varrer 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.)

Planetas em construção.
Créditos: ESO, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); A. Isella; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Em vez de se focarem na poeira situada no disco, a qual tinha já sido claramente observada pelo ALMA em observações anteriores, os astrónomos 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 subtis do comprimento de onda desta radiação, devido ao efeito Doppler, revelam movimentos do gás no disco.

A equipa liderada por Teague identificou dois planetas localizados aproximadamente a 12 e 21 mil milhões de km de distância da estrela. A outra equipa, liderada por Pinte, identificou um planeta a cerca de 39 mil milhões de km da estrela (o que corresponde a 80, 140 e 260 vezes a distância entre a Terra e o Sol).

As duas equipas 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 a interagir com um objeto massivo (esta técnica é semelhante à que levou à descoberta do planeta Neptuno no século XIX).

A técnica utilizada por Teague, que derivou variações médias no fluxo de gás tão pequenas como alguns %, 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 astrónomos 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 equipas 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 aquando do seu nascimento.

Fonte (transcrição): ESO

Deixe uma resposta

O seu endereço de email não será publicado.

Este site utiliza o Akismet para reduzir spam. Fica a saber como são processados os dados dos comentários.