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| Concepção artística do gás que flui como uma cachoeira para uma lacuna do disco protoplanetário, provavelmente causada por um planeta bebê. Crédito: NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello |
Os locais de nascimento dos planetas são discos feitos de gás e poeira. Os astrônomos estudam esses chamados discos protoplanetários para entender os processos de formação dos planetas. Belas imagens de discos feitos com o ALMA mostram como lacunas e anéis distintos são caracterizados pelo pó, que pode ser causado por planetas bebês.
Para ter mais certeza de que essas lacunas são realmente causadas pelos planetas e obter uma visão mais completa da formação do planeta, os cientistas estudam o gás nos discos, além da poeira. 99% da massa de um disco protoplanetário é gás, do qual o gás monóxido de carbono (CO) é o componente mais brilhante, emitindo uma luz muito distinta de comprimento de onda milimétrica que o ALMA pode observar.
No ano passado, duas equipes de astrônomos demonstraram uma nova técnica de caça a planetas usando esse gás. Eles mediram a velocidade do gás CO girando no disco ao redor da jovem estrela HD 163296. Distúrbios localizados nos movimentos do gás revelaram três padrões semelhantes a planetas no disco.
Neste novo estudo, o autor principal Richard Teague, da Universidade de Michigan, e sua equipe usaram novos dados do ALMA de alta resolução das subestruturas do disco no programa de alta resolução angular (DSHARP) para estudar a velocidade do gás com mais detalhes. "Com os dados de alta fidelidade desse programa, conseguimos medir a velocidade do gás em três direções, em vez de apenas uma", disse Teague. "Pela primeira vez, medimos o movimento do gás girando em torno da estrela, em direção ou para longe dela e para cima ou para baixo do disco".
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| Uma simulação de computador mostrou que os padrões dos fluxos de gás são únicos e provavelmente são causados por planetas em três locais no disco. Os planetas em órbita ao redor da estrela empurram o gás e a poeira para o lado, abrindo espaços. O gás acima das lacunas entra em colapso como uma cachoeira, causando um fluxo rotacional de gás no disco. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), J. Bae; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello |
Fluxos únicos de gás
Teague e seus colegas viram o gás se movendo das camadas superiores em direção ao meio do disco em três locais diferentes. "O que provavelmente acontece é que um planeta em órbita ao redor da estrela empurra o gás e a poeira para o lado, abrindo uma lacuna", explicou Teague. "O gás acima do espaço entra em colapso como uma cachoeira, causando um fluxo rotacional de gás no disco".
Esta é a melhor evidência até o momento de que realmente existem planetas sendo formados em torno da HD 163296. Mas os astrônomos não podem dizer com cem por cento de certeza que os fluxos de gás são causados por planetas. Por exemplo, o campo magnético da estrela também pode causar distúrbios no gás. "No momento, apenas uma observação direta dos planetas poderia descartar as outras opções. Mas os padrões desses fluxos de gás são únicos e é muito provável que só possam ser causados por planetas", disse o co-autor Jaehan Bae, do Carnegie Institution for Science, que testou essa teoria em uma simulação de computador.
A localização dos três planetas previstos neste estudo corresponde aos resultados do ano passado: provavelmente estão localizados em 87, 140 e 237 UA. (Uma unidade astronômica - UA - é a distância média da Terra ao Sol). O planeta mais próximo da HD 163296 é calculado como tendo metade da massa de Júpiter, o planeta do meio, a mesma massa e o planeta mais distante, duas vezes mais maciço.
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| Concepção artística do disco de gás e poeira que gira em torno da jovem estrela HD 163296. O gás pode ser visto em cascata em lacunas no disco - provavelmente indicando a formação de planetas bebês nesses locais. Crédito: Robin Dienel, Carnegie Institution for Science. |
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| Os cientistas mediram o movimento do gás (setas) em um disco protoplanetário em três direções: girando em torno da estrela, na direção ou para longe da estrela e para cima ou para baixo no disco. A inserção mostra um close de onde um planeta em órbita ao redor da estrela empurra o gás e a poeira para o lado, abrindo uma lacuna. Crédito: NRAO / AUI / NSF, B. Saxton |
Atmosferas de planetas
Os fluxos teóricos da superfície para o plano médio do disco protoplanetário foram previstos por modelos teóricos desde o final dos anos 90, mas é a primeira vez que eles são observados. Eles não apenas podem ser usados para detectar planetas bebês, mas também moldam nossa compreensão de como os planetas gigantes gasosos obtêm suas atmosferas.
"Planetas se formam na camada intermediária do disco, o chamado plano intermediário. Este é um local frio, protegido da radiação da estrela", explicou Teague. "Acreditamos que as lacunas causadas pelos planetas trazem gás mais quente das camadas externas mais quimicamente ativas do disco, e que esse gás formará a atmosfera do planeta".
Teague e sua equipe não esperavam que pudessem ver esse fenômeno. "O disco em torno da HD 163296 é o maior e mais brilhante disco que podemos ver com o ALMA", disse Teague. "Mas foi uma grande surpresa ver esses fluxos de gás com tanta clareza. Os discos parecem ser muito mais dinâmicos do que pensávamos".
"Isso nos dá uma imagem muito mais completa da formação do planeta do que jamais sonhamos", disse o co-autor Ted Bergin, da Universidade de Michigan. "Ao caracterizar esses fluxos, podemos determinar como nascem planetas como Júpiter e caracterizar sua composição química no nascimento. Podemos ser capazes de usar isso para rastrear a localização de nascimento desses planetas, pois eles podem se mover durante a formação".
Fonte: PHYS.ORG
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