Uma estrela infantil próxima nos ensina como os planetas começaram a se formar
Crédito da imagem: S. Andrews (Harvard-Smithsonian CfA), ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), da imagem ALMA do disco formador de planetas em torno da jovem estrela semelhante ao Sol TW Hydrae.
Uma nova imagem impressionante do disco protoplanetário do ALMA lança luz sobre a formação planetária.
TW Hydrae é muito especial. É o disco protoplanetário conhecido mais próximo da Terra e pode se assemelhar muito ao Sistema Solar quando tinha apenas 10 milhões de anos. – David Wilner
Por centenas de anos depois de perceber que a Terra e os outros planetas orbitam o Sol, a humanidade ficou intrigada com a questão de como eles surgiram. Como nosso Sistema Solar existe há mais de quatro bilhões de anos, não podemos realmente conhecer a história de nossa formação olhando para o que temos hoje: são apenas os sobreviventes de uma história longa e violenta que permanecem. Dado que sabemos há muito tempo como e onde novas estrelas se formam – em aglomerados e nebulosas, a partir do colapso de nuvens de gás molecular – era um problema que estava apenas no domínio dos teóricos por gerações, armados apenas com conhecimento de astronomia e astrofísica.
Crédito da imagem: NAOJ, da interpretação de um artista do sistema TW Hydrae.
A ideia principal era que as nuvens de gás em colapso sempre começariam como objetos de formato irregular, com uma distribuição desigual e não uniforme de matéria neles. Como a gravidade trabalhou para trazer tudo junto para o centro, uma direção inevitavelmente cairia mais rápido que as outras, criando uma estrutura semelhante a uma panqueca que gira. A gravidade continuaria a atrair matéria para o centro, e somente quando matéria suficiente chegasse à região central para iniciar a fusão nuclear é que o disco giratório começaria a evaporar. Enquanto isso, instabilidades e imperfeições no disco começariam a crescer, atraindo matéria interior e exterior para sua órbita em direção a ele, crescendo em protoplanetas e, eventualmente, em planetas completos.
À medida que a estrela envelhece, esses planetas migram, se fundem, interagem gravitacionalmente, ocasionalmente são expulsos e finalmente se estabelecem em órbitas estáveis, enquanto o disco de detritos é eventualmente evaporado pela radiação estelar. Finalmente, na década de 1990, o advento de novas técnicas astronômicas combinadas com telescópios de classe de 10 metros do solo e o Telescópio Espacial Hubble acima da atmosfera da Terra levaram a uma revolução na observação. Não apenas os primeiros planetas em outros sistemas solares foram descobertos, mas começamos a ganhar a capacidade de criar imagens desses discos protoplanetários diretamente, movendo esse esforço científico do reino puramente teórico para o território observacional.
Crédito da imagem: Mark McCughrean (Max-Planck–Inst. Astron.); C. Robert O'Dell (Univ. Arroz); NASA, de discos protoplanetários na Nebulosa de Órion, a cerca de 1300 anos-luz de distância.
O que descobrimos foi uma confirmação espetacular de nossas melhores teorias: os discos protoplanetários são reais, são encontrados em torno das estrelas mais jovens e infantis em nebulosas, evaporam com o tempo e aparecem com uma variedade de parâmetros e orientações. Mas, para identificar os fenômenos específicos de formação de planetas que ocorrem dentro desses discos, seria necessário um tipo diferente de imagem das imagens convencionais de óptico para infravermelho que o Hubble faz no espaço. Em vez disso, desenvolvemos a capacidade de fazer imagens de rádio construindo conjuntos de radiotelescópios grandes (6 a 7 metros), separados por centenas de metros a dezenas de quilômetros. O conjunto mais poderoso deles é o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) no Chile, no topo de um platô de elevação de 5.000 metros. Ao usar a interferometria astronômica e apontar para estrelas jovens e infantis conhecidas por terem discos protoplanetários, conseguimos criar imagens de suas estruturas com uma resolução sem precedentes.
Crédito da imagem: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) e ESO, do disco protoplanetário, com lacunas, em torno da jovem estrela HL Tauri.
Acima está a primeira imagem de ultra-alta resolução de um disco protoplanetário do ALMA: o disco ao redor HL Tauri , uma estrela estimada em menos de um milhão de anos de idade, localizada a aproximadamente 450 anos-luz de distância. A maioria dos focos de formação de estrelas está localizada a 1.000 ou mais anos-luz de distância, como na Nebulosa de Órion, então devemos nos considerar muito sortudos por ter uma estrela recém-nascida tão próxima. Mas o Universo é um lugar grande, mesmo em nossa própria galáxia, e existem dezenas de milhares de estrelas mais próximas de nós. Um deles - TW Hydrae – é uma jovem anã laranja com apenas alguns (5–10) milhões de anos, mas como leva dezenas de milhões de anos para os discos protoplanetários serem completamente destruídos, valeu a pena investigar para ver o que havia lá. Telescópios ópticos, como o Hubble e o Telescópio Subaru, deram a primeira chance.
Crédito da imagem: NAOJ. As imagens mostram imagens ópticas do disco protoplanetário em torno de TW Hya.
Não há apenas evidências de um disco aqui, mas de pelo menos duas lacunas muito claras no disco a distâncias extremamente grandes: uma a ~20 UA (aproximadamente a distância do Sol a Urano) e outra a ~80 UA (o dobro do Sol -Distância de Plutão). Além disso, este disco é orientado por acaso em uma visão frontal quase perfeita de nossa perspectiva. Finalmente, TW Hydrae está a apenas 176 anos-luz de distância, ou menos da metade da distância de HL Tauri. Quando o ALMA usou os seus olhos para o ver, ficámos todos deslumbrados.
Crédito da imagem: S. Andrews (Harvard-Smithsonian CfA); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), do disco protoplanetário em torno de TW Hydrae.
Não apenas os dois planetas descobertos anteriormente estão claramente definidos, mas você também pode ver e medir o perfil de temperatura do disco empoeirado ao redor da estrela e encontrar dicas de planetas adicionais tanto mais distantes quanto no interior dos descobertos. Os dois conhecidos anteriormente eu destaquei em vermelho, mas há outros menos óbvios cujas sugestões aparecem em verde. Os níveis de confiança em alguns deles são baixos, mas indo de dois para possivelmente mais de dois planetas ao redor da estrela mais próxima conhecida com um disco protoplanetário ainda é extremamente emocionante!
Crédito da imagem: S. Andrews (Harvard-Smithsonian CfA); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), do disco protoplanetário em torno de TW Hydrae. Anotações de E. Siegel.
O que talvez seja mais intrigante é a região muito, muito interna desta imagem, onde adicionei um pequeno círculo verde. Você não pode ver tudo muito bem na imagem acima, mas aqui está o que o autor principal do estudo, Sean Andrews, tinha a dizer :
As novas imagens do ALMA mostram o disco com detalhes sem precedentes, revelando uma série de anéis concêntricos empoeirados brilhantes e lacunas escuras, incluindo características intrigantes que sugerem que um planeta com uma órbita semelhante à da Terra está se formando ali.
Uma imagem ampliada da região interna em torno desta estrela – a 1 UA mais interna, a mesma distância que a Terra está do Sol – mostra que toda a poeira foi removida.
Crédito da imagem: S. Andrews (Harvard-Smithsonian CfA); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), do interior 1 A.U. do sistema TW Hydrae.
Isso indica a provável presença de pelo menos um planeta (e possivelmente mais) no sistema solar interno desta estrela, possivelmente análogo a como nosso Sistema Solar se formou em seus primeiros dias. O estudo completo está disponível aqui , e representa o conjunto mais detalhado de dados de imagem em qualquer comprimento de onda já obtido de uma estrela com um disco protoplanetário. A apenas 175 anos-luz de distância, TW Hydrae é o objeto conhecido mais próximo com tais características, e estamos perfeitamente orientados para vê-lo de frente. À medida que nossa tecnologia melhora, podemos encontrar ainda mais planetas ao seu redor e talvez até um dia medir seu tamanho e massa. Uma coisa é certa: graças a este estudo, estamos mais perto do que nunca de entender exatamente como nosso próprio Sistema Solar surgiu!
Esta postagem apareceu pela primeira vez na Forbes . Deixe seus comentários em nosso fórum , confira nosso primeiro livro: Além da Galáxia , e apoie nossa campanha no Patreon !
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