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Impressão artística do gás que flui como uma cachoeira para uma lacuna protoplanetária de disco, provavelmente causada por um planeta infantil. 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 do planeta. Belas imagens de discos feitos com o Atacama Large Millimeter / submilimeter Array (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 ao planeta 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 ALMA de alta resolução das subestruturas de disco no projeto 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 da estrela e para cima ou para baixo no disco".
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 com uma simulação em computador do disco.
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 - AU - é a distância média da Terra ao Sol.) O planeta mais próximo de HD 163296 é calculado como sendo metade da massa de Júpiter, o planeta do meio tem massa de Júpiter e o planeta mais distante é duas vezes mais maciço como Júpiter.
A concepção de um artista 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.
Os cientistas mediram o movimento do gás (setas) em um disco protoplanetário em três direções: girando em torno da estrela, na direção ou 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 produzem gás mais quente das camadas externas mais ativas quimicamente 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 do 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".
Nova e melhorada maneira de encontrar planetas bebês
Informações da revista: Nature
Informações da revista: Nature
Mais informações: Fluxos meridionais no disco em torno de uma estrela jovem, Nature , DOI: 10.1038 / s41586-019-1642-0 , https://nature.com/articles/s41586-019-1642-0
Fornecido pelo National Radio Astronomy Observatory
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Hélio R.M. Cabral
(Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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