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Um disco de detritos, que inclui cometas, asteróides, rochas de vários tamanhos e bastante poeira, orbita a estrela Beta Pictoris, que está bloqueada no centro desta imagem de 2012 por um coronógrafo a bordo do Telescópio Espacial Hubble. Esta é a visão do sistema em luz visível. O Telescópio Espacial James Webb da NASA visualizará Beta Pictoris em luz infravermelha, tanto usando seus coronógrafos quanto capturando dados conhecidos como espectros para permitir que os pesquisadores aprendam significativamente mais sobre o gás e a poeira no disco de detritos, que inclui muitos corpos menores como exocometas.
Créditos: NASA, ESA e D. Apai e G. Schneider (Universidade do Arizona)
Os pesquisadores usarão o telescópio espacial James Webb da NASA para estudar Beta Pictoris, um jovem sistema planetário intrigante que possui pelo menos dois planetas, uma confusão de corpos rochosos menores e um disco empoeirado. Seus objetivos incluem obter uma melhor compreensão das estruturas e propriedades da poeira para melhor interpretar o que está acontecendo no sistema. Como está a apenas 63 anos-luz de distância e repleto de poeira, ele parece brilhante na luz infravermelha - e isso significa que há muitas informações para Webb coletar.
Beta Pictoris é o alvo de vários programas de observação Webb planejados, incluindo um liderado por Chris Stark do Goddard Space Flight Center da NASA e dois liderados por Christine Chen do Space Telescope Science Institute em Baltimore, Maryland. O programa de Stark irá obter uma imagem direta do sistema após bloquear a luz da estrela para reunir uma série de novos detalhes sobre sua poeira. Os programas de Chen coletam espectros , que espalham a luz como um arco-íris para revelar quais elementos estão presentes. Todos os três programas de observação irão adicionar detalhes críticos ao que se sabe sobre este sistema próximo.
Primeiro, uma revisão do que sabemos
Beta Pictoris tem sido regularmente estudado em rádio, infravermelho e luz visível desde os anos 1980. A própria estrela tem o dobro da massa do nosso Sol e é um pouco mais quente, mas também significativamente mais jovem. (O Sol tem 4,6 bilhões de anos, mas Beta Pictoris tem aproximadamente 20 milhões de anos.) Nesse estágio, a estrela é estável e hospeda pelo menos dois planetas, ambos muito mais massivos do que Júpiter. Mas este sistema planetário é notável porque é onde os primeiros exocometas (cometas em outros sistemas) foram descobertos. Há muitos corpos girando em torno desse sistema!
Como nosso próprio sistema solar, Beta Pictoris tem um disco de detritos, que inclui cometas, asteróides, rochas de vários tamanhos e muita poeira em todas as formas que orbitam a estrela. (Um disco de detritos é muito mais jovem e pode ser mais massivo do que o Cinturão de Kuiper do nosso Sistema Solar, que começa perto da órbita de Netuno e é onde muitos cometas de curto período se originam.)
Esse anel externo de poeira e detritos também é onde ocorre muita atividade. Seixos e pedras podem estar colidindo e se quebrando em pedaços bem menores - enviando muita poeira.
Vídeo: https://youtu.be/PF8NQ9lIaT0
À medida que um sistema solar se forma, o disco jovem é inicialmente brilhante e denso de poeira. Nos primeiros 10 milhões de anos ou mais, as lacunas aparecem dentro do disco à medida que os planetas se formam e abrem caminhos. Com o tempo, esse disco de detritos diminui à medida que as interações gravitacionais com os planetas lentamente varrem a poeira. A pressão constante da luz das estrelas e dos ventos estelares também remove a poeira. Após aproximadamente 10 milhões de anos, apenas um fino anel permanece nas partes mais externas do sistema, que é conhecido como disco de detritos.
Créditos: NASA / JPL-Caltech / R. Ferida (SSC / Caltech)
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Examinando este sistema planetário
A equipe de Stark usará os coronógrafos de Webb, que bloqueiam a luz da estrela, para observar as porções tênues do disco de detritos que cercam todo o sistema. “Sabemos que existem dois planetas massivos em torno de Beta Pictoris e, mais longe, há um cinturão de pequenos corpos que estão colidindo e se fragmentando”, explicou Stark. “Mas o que há no meio? Quão semelhante é este sistema com o nosso Sistema Solar? A poeira e o gelo de água do cinturão externo eventualmente podem chegar à região interna do sistema? Esses são detalhes que podemos ajudar a esclarecer com Webb”.
As imagens de Webb permitirão aos pesquisadores estudar como os pequenos grãos de poeira interagem com os planetas que estão presentes naquele sistema. Além disso, Webb irá detalhar toda a poeira fina que sai desses objetos, permitindo aos pesquisadores inferir a presença de corpos rochosos maiores e qual é sua distribuição no sistema. Eles também avaliarão cuidadosamente como a poeira espalha a luz e reabsorve e reemite luz quando está quente, permitindo que eles restrinjam a composição da poeira. Ao catalogar as especificidades do Beta Pictoris, os pesquisadores também avaliarão o quão semelhante este sistema é ao nosso sistema solar, ajudando-nos a entender se o conteúdo do nosso Sistema Solar é único.
Isabel Rebollido, integrante da equipe e pesquisadora de pós-doutorado do STScI, já está construindo modelos complexos da Beta Pictoris. O primeiro modelo combina dados existentes sobre o sistema, incluindo rádio, infravermelho próximo, infravermelho distante e luz visível de observatórios espaciais e terrestres. Com o tempo, ela adicionará as imagens de Webb para fazer uma análise mais completa.
O segundo modelo contará apenas com os dados de Webb - e será o primeiro a ser explorado. “A luz que Webb observará simétrica?” Perguntou Rebollido. “Ou há 'saliências' de luz aqui e ali porque há um acúmulo de poeira? Webb é muito mais sensível do que qualquer outro telescópio espacial e nos dá a chance de procurar por essa evidência, assim como o vapor de água onde sabemos que há gás”.
Poeira como um anel decodificador
Pense no disco de destroços de Beta Pictoris como uma rodovia elíptica muito movimentada - exceto uma onde não há muitas regras de trânsito. As colisões entre cometas e rochas maiores podem produzir partículas finas de poeira que, subsequentemente, se espalham por todo o sistema.
“Depois dos planetas, acredita-se que a maior parte da massa no sistema Beta Pictoris esteja em planetesimais menores que não podemos observar diretamente”, explicou Chen. “Felizmente, podemos observar a poeira deixada para trás quando os planetesimais colidem”.
É nessa poeira que a equipe de Chen concentrará suas pesquisas. Qual é a aparência dos menores grãos de poeira? Eles são compactos ou fofos? Do que eles são feitos?
“Vamos analisar os espectros de Webb para mapear os locais de poeira e gás - e descobrir quais são suas composições detalhadas”, explicou Chen. “Os grãos de poeira são 'impressões digitais' de planetesimais que não podemos ver diretamente e podem nos dizer do que esses planetesimais são feitos e como se formaram.” Por exemplo, os planetesimais são ricos em gelo como os cometas do nosso Sistema Solar? Existem sinais de colisões de alta velocidade entre planetesimais rochosos? Analisar claramente se os grãos em uma região são mais sólidos ou fofos do que outra ajudará os pesquisadores a entender o que está acontecendo com a poeira e mapear as diferenças sutis na poeira em cada região.
“Estou ansioso para analisar os dados de Webb, pois eles fornecerão detalhes requintados”, acrescentou Cicero X. Lu, membro da equipe e Ph.D. do quarto ano. estudante da Universidade Johns Hopkins em Baltimore. “Webb nos permitirá identificar mais elementos e apontar suas estruturas precisas”.
Em particular, há uma nuvem de monóxido de carbono na borda do disco que interessa muito a esses pesquisadores. É assimétrico e tem um lado irregular e ondulado. Uma teoria é que as colisões liberaram poeira e gás de corpos maiores e gelados para formar essa nuvem. Os espectros de Webb os ajudarão a construir cenários que explicam sua origem.
O alcance do infravermelho
Esses programas de pesquisa só são possíveis porque o Webb foi projetado para fornecer detalhes nítidos e de alta resolução em luz infravermelha. O observatório é especializado em coletar luz infravermelha - que viaja através do gás e da poeira - tanto com imagens quanto espectros. Webb também tem outra vantagem - sua posição no espaço . Webb não será prejudicado pela atmosfera da Terra, que filtra alguns tipos de luz, incluindo várias bandas de comprimento de onda infravermelho. Este observatório permitirá aos pesquisadores reunir uma gama mais completa de luz infravermelha e dados sobre o Beta Pictoris pela primeira vez.
Esses estudos serão conduzidos como parte dos programas Webb Guaranteed Time Observations (GTO) e General Observers (GO) . Os programas GTO são liderados por cientistas que ajudaram a desenvolver os principais componentes de hardware e software ou conhecimento técnico e interdisciplinar para o observatório. Os programas GO são selecionados competitivamente usando um sistema de revisão anônima dupla, o mesmo sistema que é usado para alocar tempo no Telescópio Espacial Hubble.
O Telescópio Espacial James Webb será o principal observatório de ciências espaciais do mundo quando for lançado em 2021. Webb resolverá mistérios em nosso sistema solar, olhará além para mundos distantes ao redor de outras estrelas e investigará as misteriosas estruturas e origens de nosso Universo e nosso lugar. Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, ESA (Agência Espacial Europeia) e a Agência Espacial Canadense.
Por Claire Blome
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md.
Contatos de mídia:
Christine Pulliam
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md.
Cpulliam@stsci.edu
Laura Betz
Goddard Space Flight Center da NASA, Greenbelt, Md.
Laura.e.betz@nasa.gov
Fonte: NASA / Editor: Lynn Jenner / 21-07-2021
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/nasa-s-webb-to-explore-a-neighboring-dusty-planetary-system
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD)
de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina
(UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e
divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space
Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas
e tecnológicas.
Participa
do projeto S`CoolGroundObservation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (CloudsandEarth´sRadiant 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 GlobeProgram / NASA
GlobeCloud, 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
NationalOceanicandAtmosphericAdministration (NOAA) e U.S DepartmentofState.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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