A Época da Formação do Planeta, Vezes Vinte

 Caros Leitores;

Campanha ALMA fornece visões sem precedentes do nascimento dos planetas

Os astrônomos catalogaram quase 4.000 exoplanetas em órbita ao redor de estrelas distantes. Embora a descoberta desses mundos recém-descobertos tenha nos ensinado muito, ainda há muito que não sabemos sobre o nascimento de planetas e as receitas cósmicas precisas que geram a grande variedade de corpos planetários que já descobrimos, incluindo os chamados corpos quentes. Júpiteres, mundos rochosos maciços, planetas anões gelados e – esperançosamente algum dia em breve – análogos distantes da Terra.

Para ajudar a responder a essas e outras perguntas intrigantes, uma equipe de astrônomos realizou o primeiro levantamento em grande escala e alta resolução do ALMA dediscos protoplanetários, os cinturões de poeira e gás ao redor de estrelas jovens.

Conhecido como Projeto de Subestruturas de Disco em Alta Resolução Angular (DSHARP), este “Grande Programa” do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)produziu imagens impressionantes de alta resolução de 20 discos protoplanetários próximos e deu aos astrônomos novos insights sobre a variedade de recursos que eles contêm e a velocidade com que os planetas podem emergir.

Os resultados desta pesquisa aparecerão em uma edição especial do Astrophysical Journal Letters .

De acordo com os pesquisadores, a interpretação mais convincente dessas observações é que planetas grandes, provavelmente semelhantes em tamanho e composição a Netuno ou Saturno, se formam rapidamente, muito mais rápido do que a teoria atual permitiria. Esses planetas também tendem a se formar nos confins de seus sistemas solares a enormes distâncias de suas estrelas hospedeiras.

Essa formação precoce também pode ajudar a explicar como mundos rochosos do tamanho da Terra são capazes de evoluir e crescer, sobrevivendo à sua suposta adolescência autodestrutiva.

“O objetivo desta campanha de observação de meses foi procurar semelhanças estruturais e diferenças nos discos protoplanetários. A visão notavelmente nítida do ALMA revelou estruturas inéditas e padrões inesperadamente complexos”, disse Sean Andrews, astrônomo do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) e líder da campanha de observação do ALMA junto com Andrea Isella da Rice University, Laura Pérez. da Universidade do Chile, e Cornelis Dullemond da Universidade de Heidelberg. “Estamos vendo detalhes distintos em torno de uma grande variedade de estrelas jovens de várias massas. A interpretação mais convincente dessas características altamente diversas e de pequena escala é que existem planetas invisíveis interagindo com o material do disco”.

Os principais modelos de formação de planetas sustentam que os planetas nascem do acúmulo gradual de poeira e gás dentro de um disco protoplanetário, começando com grãos de poeira gelada que coalescem para formar rochas cada vez maiores, até surgirem asteroides, planetesimais e planetas. Esse processo hierárquico deve levar muitos milhões de anos para se desenrolar, sugerindo que seu impacto nos discos protoplanetários seria mais prevalente em sistemas mais antigos e maduros. Evidências crescentes, no entanto, indicam que nem sempre é o caso.

As primeiras observações do ALMA de discos protoplanetários jovens, alguns com apenas cerca de um milhão de anos, revelam estruturas surpreendentemente bem definidas, incluindo anéis e lacunas proeminentes, que parecem ser as características dos planetas. Os astrônomos foram inicialmente cautelosos ao atribuir essas características às ações dos planetas, já que outros processos naturais poderiam estar em jogo.

“Foi surpreendente ver possíveis assinaturas de formação de planetas nas primeiras imagens de alta resolução de discos jovens. Era importante descobrir se eram anomalias ou se essas assinaturas eram comuns em discos”, disse Jane Huang, estudante de pós-graduação do CfA e membro da equipe de pesquisa.

Como a amostra inicial de discos que os astrônomos podiam estudar era tão pequena, no entanto, era impossível tirar conclusões abrangentes. Pode ser que os astrônomos estivessem observando sistemas atípicos. Mais observações em uma variedade de discos protoplanetários foram necessárias para determinar as causas mais prováveis ​​das características que eles estavam vendo.

A campanha DSHARP foi projetada para fazer exatamente isso estudando a distribuição de partículas de poeira em escala relativamente pequena em torno de 20 discos protoplanetários próximos. Essas partículas de poeira brilham naturalmente em luz de comprimento de onda milimétrico, permitindo que o ALMA mapeie com precisão a distribuição de densidade de partículas pequenas e sólidas em torno de estrelas jovens.

Dependendo da distância da estrela à Terra, o ALMA foi capaz de distinguir características tão pequenas quanto algumas Unidades astronômicas. (Uma Unidade Astronômica é a distância média da Terra ao Sol – cerca de 150 milhões de quilômetros, que é uma escala útil para medir distâncias na escala de sistemas estelares). Usando essas observações, os pesquisadores conseguiram visualizar uma população inteira de discos protoplanetários próximos e estudar suas características em escala AU.

Os pesquisadores descobriram que muitas subestruturas – lacunas concêntricas, anéis estreitos – são comuns a quase todos os discos, enquanto padrões espirais de grande escala e características semelhantes a arcos também estão presentes em alguns dos casos. Além disso, os discos e lacunas estão presentes em uma ampla gama de distâncias de suas estrelas hospedeiras, de algumas UA a mais de 100 UA, que é mais de três vezes a distância de Netuno do nosso Sol.

Essas características, que podem ser a marca de grandes planetas, podem explicar como os planetas rochosos semelhantes à Terra são capazes de se formar e crescer. Por décadas, os astrônomos se debruçaram sobre um grande obstáculo na teoria da formação de planetas: uma vez que os corpos empoeirados crescem até um certo tamanho – cerca de um centímetro de diâmetro – a dinâmica de um disco protoplanetário liso os induziria a cair em sua estrela hospedeira, nunca adquirindo a massa necessária para formar planetas como Marte, Vênus e Terra.

Os densos anéis de poeira que vemos agora com o ALMA produziriam um refúgio seguro para os mundos rochosos amadurecerem completamente. Suas densidades mais altas e a concentração de partículas de poeira criariam perturbações no disco, formando zonas onde os planetesimais teriam mais tempo para se transformar em planetas completos.

“Quando o ALMA realmente revelou suas capacidades com sua imagem icônica do HL Tau , tivemos que nos perguntar se isso era uma exceção, já que o disco era relativamente grande e jovem”, observou Laura Perez, da Universidade do Chile e membro da equipe de pesquisa. “Estas últimas observações mostram que, embora impressionante, HL Tau está longe de ser incomum e pode realmente representar a evolução normal de planetas em torno de estrelas jovens”.

O Observatório Nacional de Radioastronomia é uma instalação da National Science Foundation, operada sob acordo cooperativo pela Associated Universities, Inc.

###

Charles Blue, Oficial de Informações Públicas
(434) 296-0314; cblue@nrao.edu

Esta pesquisa é apresentada nos seguintes artigos aceitos no Astrophysical Journal Letters .

• “O Projeto de Subestruturas de Disco em Alta Resolução Angular (DSHARP): I. Motivação, Amostra, Calibração e Visão Geral: S. Andrews, et al. [https://arxiv.org/abs/1812.04040]
• “O Projeto de Subestruturas de Disco em Alta Resolução Angular (DSHARP): II. Características das Subestruturas Anulares”, J. Huang, et al. [https://arxiv.org/abs/1812.04041]
• “O Projeto de Subestruturas de Disco em Alta Resolução Angular (DSHARP): III. Estruturas Espirais no Contínuo Milimétrico dos Discos Elias 27, IM Lup e WaOph 6”, J. Huang, et al. [https://arxiv.org/abs/1812.04193]
• “O Projeto de Subestruturas de Disco em Alta Resolução Angular (DSHARP): IV. Caracterizando Subestruturas e Interações em Discos em torno de Sistemas Estelares Múltiplos”, N. Kurtovic, et al. [https://arxiv.org/abs/1812.04536]
• “Projeto de Subestruturas de Disco em Alta Resolução Angular (DSHARP): V. Interpretando Mapas ALMA de Discos Protoplanetários em Termos de um Modelo de Pó” T. Birnstiel, et al. [https://arxiv.org/abs/1812.04043]
• “O Projeto de Subestruturas de Disco em Alta Resolução Angular (DSHARP): VI. Aprisionamento de poeira em discos protoplanetários de anéis finos”, C. Dullemond, et al. [https://arxiv.org/abs/1812.04044]
• “O Projeto de Subestruturas de Disco em Alta Resolução Angular (DSHARP): VII. A Interpretação das Interações Planeta-Disco” S. Zhang, et al. [https://arxiv.org/abs/1812.04045]
• “Projeto de Subestruturas de Disco em Alta Resolução Angular (DSHARP): VIII. The Rich Ringed Substructures in the AS 209 Disk,” V, Guzmán, et al. [https://arxiv.org/abs/1812.04046]
• “Projeto de Subestruturas de Disco em Alta Resolução Angular (DSHARP): IX. Um estudo de alta definição do disco formador de planeta HD 163296” A. Isella, et al. [https://arxiv.org/abs/1812.04047]
• “As Subestruturas de Disco em Projeto de Alta Resolução Angular (DSHARP): X. Múltiplos Anéis, um Disco Interno Desalinhado e um Arco Brilhante no Disco ao redor do T Tauri Star HD 143006,” L. Pérez, et al. [https://arxiv.org/abs/1812.04049]

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma instalação internacional de astronomia, é uma parceria do European Southern Observatory (ESO), da US National Science Foundation (NSF) e do National Institutes of Natural Sciences (NINS) do Japão em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado pelo ESO em nome de seus Estados Membros, pela NSF em cooperação com o National Research Council of Canada (NRC) e o Ministério da Ciência e Tecnologia (MOST) em Taiwan e pelo NINS em cooperação com a Academia Sinica (AS) em Taiwan e no Instituto Coreano de Astronomia e Ciência Espacial (KASI).

A construção e as operações do ALMA são lideradas pelo ESO em nome dos seus Estados-Membros; pelo Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO), administrado pela Associated Universities, Inc. (AUI), em nome da América do Norte; e pelo Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ) em nome da Ásia Oriental. O Joint ALMA Observatory (JAO) fornece a liderança e gestão unificada da construção, comissionamento e operação do ALMA.

Fonte:  Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Andrews et al.; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

https://public.nrao.edu/news/2018-alma-survey-disks/?utm_source=Twitter&utm_medium=social&utm_campaign=SocialSignIn

Obrigado pela sua visita e volte sempre!

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.

e-mail: heliocabral@coseno.com.br

Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br

Page: http://livroseducacionais.blogspot.com.br