A poeira e o gás em discos protoplanetários

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Uma imagem de comprimento de onda submilimétrico de cor falsa do disco protoplanetário ao redor da estrela IM Lup mostrando anéis duplos de gás e poeira. Astrônomos pela primeira vez determinaram as alturas verticais de ambos os componentes de poeira e gás neste e em dois outros sistemas protoestelares usando conjuntos de dados de vários comprimentos de onda, descobrindo que a grandes distâncias da estrela eles às vezes, mas nem sempre, tem o mesmo perfil de alargamento. Crédito: K. Oberg, CfA, et al .; ALMA (NRAO / ESO / NAOJ); B. Saxton (NRAO / AUI / NSF)

Os planetas se formam à medida que os grãos de poeira em um disco protoplanetário se transformam em seixos e, finalmente, em planetas. Como os pequenos grãos de poeira interagem com o gás (por meio do arrasto que ele transmite), o gás nos discos protoplanetários influencia a distribuição dos pequenos grãos e, portanto, o crescimento dos planetas. Astrônomos tentando desvendar como as interações gás-poeira afetam o desenvolvimento do planeta estão particularmente interessados ​​em estudar a espessura do disco (sua "altura vertical") versus a distância da estrela; o disco se expande na maioria dos casos em que a estrela central domina a massa do sistema. Medindo independentemente as alturas do gás e os pequenos grãos de poeira, os astrônomos podem estudar as características fundamentais do disco, como a proporção de massa gás-poeira e turbulência no disco.

Os astrônomos do CfA, Richard Teague e David Wilner, e uma equipe de colegas concluíram a primeira comparação direta das alturas verticais de gás e poeira. Eles modelaram observações de múltiplos comprimentos de onda de ALMA, Hubble e Gemini em três discos planetários particularmente adequados para tais medições: os sistemas são moderadamente inclinados à linha de visão para oferecer alguma perspectiva 3D, eles têm gás monóxido de carbono e poeira suficiente para estes componentes a serem medidos e os discos exibem vários anéis. Os anéis espalham a luz e são necessários para a estimativa das alturas verticais de grãos pequenos (as origens dos anéis são incertas, possivelmente esculpidas por planetas ou por uma transição de temperatura que produz gelos).

Os astrônomos descobriram que em dois sistemas o gás e a poeira a distâncias da estrela de cerca de cem unidades astronômicas são colocados com a mesma estrutura, mas mais longe os grãos de poeira têm uma altura vertical menor do que o gás CO. No terceiro sistema, os dois componentes têm a mesma forma em todas as distâncias. Os cientistas argumentam que uma proporção de massa de gás para poeira maior que 100 (o valor típico para o meio interestelar) poderia explicar o comportamento dos dois primeiros. A equipe também conclui que as alturas verticais de gás e poeira não são simplesmente funções da massa, idade ou tipo espectral da estrela, mas em trabalhos futuros eles esperam esclarecer as dependências.

Os cientistas alertam que com apenas três exemplos é prematuro generalizar suas conclusões. Eles também observam que os mecanismos de produção dos anéis são incertos e pode ter havido um efeito de seleção não identificado nesses sistemas. Por exemplo, esses discos são relativamente grandes e menores; os mais comuns podem se comportar de maneira diferente. Não menos importante, os efeitos da turbulência e do assentamento de poeira permanecem incertos. Esses primeiros resultados, entretanto, demonstram a viabilidade das técnicas. Observações adicionais e modelagem devem ser capazes de caracterizar os discos de outros sistemas e rastrear mais detalhes do processo de formação do planeta.

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Informações do diário: Astrophysical Journal

Fornecido por Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Mais informações: Evan A. Rich et al, Investigating the Relative Gas and Small Dust Grain Surface Heights in Protoplanetary Disks, The Astrophysical Journal (2021). DOI: 10.3847 / 1538-4357 / abf92e

Fonte: Phys News /  pelo Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics  / ESA      

https://phys.org/news/2021-08-gas-protoplanetary-disks.html

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Hélio R.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`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.

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