Os astrônomos gostam de observar estrelas jovens distantes enquanto se formam. As estrelas nascem de uma nuvem molecular e, uma vez que o suficiente nessa matéria se agrupa, a fusão se inflama e uma estrela começa sua vida. O material que sobrou da formação da estrela é chamado de disco circunstelar.
À medida que o material no disco circunstelar gira em torno da estrela agora em rotação, ele se agrupa em planetas individuais. À medida que os planetas se formam, eles deixam lacunas nesse disco. Ou assim pensamos.
Uma das estrelas jovens mais observadas é chamada HL Tauri. Está na constelação de Touro e está a cerca de 450 anos-luz de distância. O Atacama Large Millimeter Array (ALMA) capturou uma imagem bem conhecida de HL Tauri em 2014. Essa imagem é a imagem mais nítida já obtida pelo ALMA.
Desde então, os astrônomos observaram outras estrelas jovens e também encontraram lacunas em seus discos. Observe que o ALMA, como o próprio nome diz, não é um telescópio de luz visível. Há tanto gás e poeira nos discos circunstelares que a luz visível é inútil para estudá-los. O ALMA observa os comprimentos de onda da luz entre as ondas infravermelhas e de rádio, para poder ver o disco rodopiante de gás e poeira.
Um novo estudo analisou 18 jovens estrelas e seus discos e encontrou evidências de que oito dessas estrelas têm o que chamam de "torções de velocidade" que podem sinalizar a presença de planetas jovens e ainda em formação. O estudo é intitulado "Nove desvios localizados da rotação kepleriana nos discos circulares da DSHARP: evidências cinemáticas de protoplanetas que esculpem as lacunas". O autor principal do estudo é Christophe Pinte, da Universidade Monash, na Austrália, e da Universidade de Grenoble Alpes, na França). O artigo foi publicado no The Astrophysical Journal Letters.
Embora os astrônomos possam ver as lacunas nos discos circunstelares, eles não conseguem ver os planetas. Depois de anos tentando com alguns dos melhores telescópios do mundo, os astrônomos apenas fotografaram diretamente um único exoplaneta em um espaço em torno de uma estrela. Portanto, mesmo que pareça óbvio que os planetas bebês são responsáveis, e realmente não há outra maneira de se formar, ainda é uma teoria não comprovada. Este novo estudo ajuda a afirmar que pelo menos algumas das lacunas observadas nos discos circunstelares são causadas por planetas.
Este estudo utilizou dados do projeto Subestruturas de Disco em Alta Resolução Angular (DSHARP). O DSHARP usa o ALMA para estudar discos circunstelares brilhantes próximos (também chamados de discos protoplanetários). Segundo o site, o DSHARP é "projetado para avaliar a prevalência, formas, locais, tamanhos e amplitudes de subestruturas de pequena escala nas distribuições do material do disco e como elas podem estar relacionadas ao processo de formação do planeta".
Existem outras explicações de candidatos para as lacunas nos discos. Um é linhas de neve, ou linhas de geada. Em um disco de detritos circunstancial, uma linha de geada é a distância da estrela onde está frio o suficiente para congelar os voláteis. Isso inclui não apenas água gelada, mas também amônia, metano, dióxido de carbono e outros. Além da linha de geada, essas substâncias congelam em grãos de gelo sólidos.
Outra explicação possível para essas lacunas é a sinterização de grãos de poeira. É quando a poeira se compacta em uma estrutura sólida através do calor e da pressão, mas sem derreter. Uma equipe de cientistas explorou essa ideia neste artigo.
Outros candidatos incluem efeitos magneto-hidrodinâmicos, fluxos zonais e armadilhas de poeira auto-induzidas. Após a imagem de HL Tauri e seus anéis em 2014, no ALMA, os pesquisadores publicaram vários artigos apresentando evidências a favor de todas essas explicações possíveis.
Mas nenhum deles é tão intrigante quanto a explicação do planeta bebê. E como sabemos agora que a maioria, senão todas, as estrelas hospedam exoplanetas, faz sentido.
O ALMA não tira apenas fotos dessas jovens estrelas e seus discos de detritos. Ele usa seu poder para estudar a distribuição de gás nos discos. A imagem abaixo é do novo estudo. Ele compara a distribuição de gás em cinco discos com as medições de velocidade do mesmo disco.
No coração deste novo estudo estão as chamadas "torções de velocidade".
O disco de detritos circunstanciais ao redor de HL Tauri e outras estrelas jovens é em grande parte feito de gás e está girando. Enquanto gira, seu movimento é governado pela velocidade kepleriana. A velocidade kepleriana descreve como um disco de material deve se mover quando é dominado por um corpo maciço no centro. Mas, como mostra a imagem acima, há dobras no gás. Segundo os autores do novo artigo, essas dobras são evidências de planetas jovens.
Do artigo: "Planetas embutidos perturbam o fluxo de gás Kepleriano em sua vizinhança, lançando ondas espirais nas ressonâncias de Lindblad, tanto dentro quanto fora de suas órbitas".
Para pelo menos uma das 20 estrelas jovens, o fluxo interrompido é evidência de grandes gigantes gasosos: “As medições precisas das curvas de rotação revelaram, por exemplo, gradientes de pressão radial e fluxos verticais, provavelmente causados por lacunas esculpidas na densidade da superfície do gás por Júpiter. de massa em massa no disco do HD 163296. ”
O estudo apresenta muitas evidências fortes em apoio aos protoplanetas. Mas os autores reconhecem que poderia haver outras causas. Um deles está nos próprios dados.
"Vários efeitos observacionais e mecanismos físicos podem produzir recursos nos mapas de canais que parecem torções de velocidade", dizem os autores. “O mais óbvio é o processo de reconstrução com baixa relação sinal / ruído, que geralmente resulta em emissões irregulares que podem ser confundidas com distorções. Não podemos excluir que esses artefatos estejam presentes nos dados do DSHARP ... ”
Mas eles tomaram medidas para eliminar esses erros e, no final do trabalho, fazem várias declarações em resumo:
- "Encontramos nove perturbações de velocidade localizadas (específicas do canal) indicativas de movimento não Kepleriano em observações DSHARP de 8 discos protoplanetários, das 18 fontes selecionadas".
- "A presença de planetas incorporados explicaria naturalmente os anéis contínuos e os desvios da velocidade dos gases em relação à rotação Kepleriana."
- "Se os planetas são realmente responsáveis por essas torções de velocidade, eles devem ter massas da ordem de uma massa de Júpiter."
- Em vários casos, os autores não chegaram a conclusões definitivas. "... não-detectações em outros discos ou em outras lacunas nos discos em que detectamos uma torção não implicam necessariamente a ausência de planetas de massa de Júpiter".
Então só temos isso. Este artigo completo e interessante avança a idéia de que as lacunas nos discos de detritos circunstelares são realmente causadas por planetas bebês.
À medida que nosso poder de observação cresce, e à medida que telescópios como o James Webb e outros se tornam operacionais, as evidências provavelmente se tornarão mais conclusivas.
Mas na ciência, você não sabe até saber.
Mais:
- Press Release: Imagem em destaque: Evidências para planetas em discos?
- Artigo: Nove desvios localizados da rotação kepleriana nos discos circulares de DSHARP: evidências cinemáticas de protoplanetas que entendem as lacunas
- Space Magazine: Veja esta variedade fascinante de discos que formam o planeta em torno de outras estrelas
