Usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA, os astrônomos concluíram a maior e mais sensível pesquisa de imagem com luz visível dos discos de detritos ao redor das estrelas próximas. Esses discos empoeirados, provavelmente criados por colisões entre os objetos restantes da formação do planeta, foram fotografados em torno de estrelas com 10 milhões de anos e maturidade com mais de 1 bilhão de anos.
A pesquisa foi conduzida por astrônomos do Centro Espacial Goddard da NASA, com a ajuda do Observatório Steward da Universidade do Arizona. A pesquisa foi liderada por Glenn Schneider, cujos resultados foram publicados na edição de 1º de outubro de 2014 da O Jornal Astronômico.
"Nós achamos que os sistemas não são simplesmente planos com superfícies uniformes", disse Schneider. “Na verdade, esses são sistemas de detritos tridimensionais bastante complicados, geralmente com estruturas menores incorporadas. Algumas das subestruturas podem ser sinalização de planetas invisíveis. ”
Além de aprender muito sobre os campos de entulho que circundam as estrelas vizinhas, o estudo apresentou uma oportunidade de aprender mais sobre a formação de nosso próprio sistema solar.
"É como olhar para trás no tempo para ver os tipos de eventos destrutivos que costumavam acontecer rotineiramente em nosso sistema solar após a formação dos planetas", disse Schneider.
Uma vez pensados como discos planos, o estudo revelou uma inesperada diversidade e complexidade de estruturas empoeiradas que cercam as estrelas observadas. Isso sugere fortemente que eles estão sendo afetados gravitacionalmente por planetas invisíveis que orbitam a estrela.
Como alternativa, esses efeitos podem resultar da passagem das estrelas pelo espaço interestelar. Além disso, os pesquisadores descobriram que não havia dois "discos" de material em torno das estrelas.
Os astrônomos usaram o Espectrógrafo de Imagens Telescópicas Espaciais do Hubble para estudar 10 sistemas circunstanciais de detritos descobertos anteriormente, além do MP Mus, um disco protoplanetário maduro com idade comparável ao mais novo dos discos de detritos.
As irregularidades observadas em um sistema em forma de anel em particular (em torno da HD 181327) se assemelham à ejeção de uma enorme pulverização de detritos na parte externa do sistema pela colisão recente de dois corpos.
"Esse spray de material está bastante distante da estrela hospedeira - aproximadamente o dobro da distância que Plutão está do Sol", disse o co-investigador Christopher Stark do Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA, Greenbelt, Maryland. “Destruir catastroficamente um objeto tão grande a uma distância tão grande é difícil de explicar e deve ser muito raro. Se de fato estamos vendo as recentes consequências de uma colisão maciça, o sistema planetário invisível pode ser bastante caótico. ”
Outra interpretação para as irregularidades é que o disco foi misteriosamente distorcido pela passagem da estrela pelo espaço interestelar, interagindo diretamente com o material interestelar invisível. "De qualquer forma, a resposta é emocionante", disse Schneider. "Atualmente, nossa equipe está analisando observações de acompanhamento que ajudarão a revelar a verdadeira causa da irregularidade."
Nos últimos anos, os astrônomos encontraram uma incrível diversidade na arquitetura de sistemas exoplanetários. Por exemplo, eles descobriram que os planetas estão organizados em órbitas marcadamente diferentes das encontradas em nosso sistema solar.
"Agora estamos vendo uma diversidade semelhante na arquitetura dos sistemas de detritos acompanhantes", disse Schneider. “Como os planetas afetam os discos e como os discos afetam os planetas? Existe algum tipo de interdependência entre um planeta e os detritos que podem afetar a evolução desses sistemas exoplanetários de detritos. ”
Nesta pequena amostra, a mensagem mais importante a ser retirada é a diversidade, disse Schneider. Ele acrescentou que os astrônomos realmente precisam entender as influências internas e externas desses sistemas - como ventos estelares e interações com nuvens de material interestelar - e como elas são influenciadas pela massa e idade da estrela-mãe e pela abundância de elementos mais pesados necessário para construir planetas.
Embora os astrônomos tenham encontrado quase 4.000 candidatos a exoplanetas desde 1995, principalmente por métodos de detecção indireta, apenas cerca de duas dúzias de sistemas de destroços circunstanciais por espalhamento de luz foram fotografados no mesmo período.
Isso ocorre porque os discos são tipicamente 100.000 vezes mais fracos do que (e geralmente muito próximos) de suas brilhantes estrelas-mãe. A maioria foi vista por causa da capacidade do Hubble de realizar imagens de alto contraste, nas quais a luz avassaladora da estrela é bloqueada para revelar o disco fraco que circunda a estrela.
A nova pesquisa de imagens também mostra como nosso sistema solar se formou e evoluiu 4,6 bilhões de anos atrás. Em particular, a suspeita de colisão de planetas vista no disco em torno da HD 181327 pode ser semelhante à forma como o sistema Terra-Lua se formou, bem como o sistema Plutão-Caronte, há mais de 4 bilhões de anos. Nesses casos, colisões entre corpos do tamanho de planetas lançam detritos que depois se fundem em uma lua companheira.
