Webb segue sinais de néon em direção a um novo pensamento sobre a formação do Planeta

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Imagem: Disco Protoplanetário SZ Chamaeleontis (Conceito Artístico)

Neste conceito artístico, a jovem estrela SZ Chamaeleontis (SZ Cha) está rodeada por um disco de poeira e gás com potencial para formar um sistema planetário. Antigamente nosso sistema solar era mais ou menos assim, antes da formação de planetas, luas e asteróides. As matérias-primas, incluindo as da vida na Terra, estavam presentes no disco protoplanetário do Sol. SZ Cha emite radiação em vários comprimentos de onda que evaporam o disco. Os planetas estão numa corrida contra o tempo para se formarem antes que o disco de material evapore completamente. O Telescópio Espacial James Webb da NASA observou condições típicas no disco – ele estava sendo bombardeado principalmente por raios X. No entanto, quando o Telescópio Espacial Spitzer da NASA observou o disco em 2008, viu uma cena diferente, dominada pela luz ultravioleta extrema (EUV), indicada pela presença de um tipo específico de néon no disco. Estas diferenças são significativas porque os planetas teriam mais tempo para se formar a partir de um disco dominado por EUV. Os astrónomos estão a investigar a causa da diferença entre as leituras de Webb e Spitzer, e pensam que pode ser devido à presença (ou não) de um vento forte que, quando ativo, absorve EUV, deixando os raios X atingirem o disco.

NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

Os cientistas estão a seguir sinais de néon em busca de pistas sobre o futuro de um sistema planetário e o passado de outro – o nosso próprio sistema solar. Seguindo uma leitura peculiar do anterior observatório infravermelho da NASA, o agora aposentado Telescópio Espacial Spitzer, o Telescópio Espacial James Webb da agência detectou traços distintos do elemento neon no disco de poeira que cerca a jovem estrela semelhante ao Sol SZ Chamaelontis (SZ Cha ).

As diferenças nas leituras de néon entre Spitzer e Webb apontam para uma mudança nunca antes observada na radiação de alta energia que atinge o disco, o que eventualmente faz com que ele evapore, limitando o tempo que os planetas têm para se formar. 

"Como chegamos aqui? Isso realmente remonta a essa grande questão, e SZ Cha é o mesmo tipo de estrela jovem, uma estrela T-Tauri , que o nosso Sol era há 4,5 bilhões de anos, no início do sistema solar”, disse a astrônoma Catherine Espaillat, da Universidade de Boston. , em Massachusetts, que liderou as observações do Spitzer de 2008 e os resultados recentemente publicados do Webb . “As matérias-primas para a Terra, e eventualmente para a vida, estavam presentes no disco de material que rodeou o Sol após a sua formação e, portanto, estudar estes outros sistemas jovens é o mais próximo que podemos chegar de voltar no tempo para ver como o nosso próprio a história começou”.

Os cientistas usam o néon como um indicador de quanta e que tipo de radiação atinge e corroe o disco em torno de uma estrela. Quando o Spitzer observou SZ Cha em 2008, viu um valor discrepante, com leituras de néon diferentes de qualquer outro disco jovem do T-Tauri. A diferença foi a detecção de néon III , que normalmente é escasso em discos protoplanetários que estão sendo atingidos por raios X de alta energia. Isto significava que a radiação de alta energia no disco SZ Cha vinha da luz ultravioleta (UV) em vez dos raios X. Além de ser o único resultado estranho numa amostra de 50-60 discos estelares jovens, a diferença UV vs. raios X é significativa para a vida útil do disco e dos seus planetas potenciais.

Imagem: Gás Neon em Disco Protoplanetário

Dados contrastantes dos telescópios espaciais James Webb e Spitzer da NASA mostram mudanças no disco que rodeia a estrela SZ Chamaeleontis (SZ Cha) em apenas 15 anos. Em 2008, a detecção de néon III significativo pelo Spitzer fez de SZ Cha um outlier entre discos protoplanetários jovens semelhantes. No entanto, quando Webb acompanhou SZ Cha em 2023, a proporção de néon II para III estava dentro dos níveis típicos. Tudo isto é significativo porque os discos protoplanetários são a matéria-prima dos futuros sistemas planetários – e esses planetas potenciais estão numa corrida contra o tempo. Os astrônomos usam o néon como um indicador da radiação dominante que atinge o disco e faz com que ele evapore. Quando a luz ultravioleta extrema é dominante, há mais néon III. Esta é a circunstância incomum que Spitzer observou em 2008. Normalmente, um disco é dominado pela radiação de raios X, que evapora o disco mais rapidamente, deixando menos tempo para os planetas se formarem.

Os investigadores pensam que as diferenças dramáticas nas detecções de néon são o resultado de um vento que, quando presente, absorve a luz ultravioleta e deixa os raios X atingirem o disco. Eles continuarão a usar o Webb para encontrar outros exemplos de variabilidade nas condições do disco, trabalhando para uma melhor compreensão de como os sistemas planetários se desenvolvem em torno de estrelas semelhantes ao Sol.

NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

“Os planetas estão essencialmente numa corrida contra o tempo para se formarem no disco antes que este evapore”, explicou Thanawuth Thanathibodee, da Universidade de Boston, outro astrónomo da equipa de investigação. “Em modelos computacionais de sistemas em desenvolvimento, a radiação ultravioleta extrema permite mais 1 milhão de anos de formação de planetas do que se a evaporação fosse predominantemente causada por raios X”.

Assim, SZ Cha já era um grande enigma quando a equipe de Espaillat voltou para estudá-lo com Webb, apenas para encontrar uma nova surpresa: a assinatura incomum do néon III havia praticamente desaparecido, indicando o domínio típico da radiação de raios X.

A equipa de investigação pensa que as diferenças nas assinaturas de néon no sistema SZ Cha são o resultado de um vento variável que, quando presente, absorve a luz UV e deixa os raios X atingirem o disco. Os ventos são comuns num sistema com uma estrela energética recém-formada, diz a equipa, mas é possível capturar o sistema durante um período calmo e sem vento, que foi o que o Spitzer fez.

“Tanto os dados do Spitzer como do Webb são excelentes, por isso sabíamos que isto devia ser algo novo que estávamos a observar no sistema SZ Cha – uma mudança significativa nas condições em apenas 15 anos”, acrescentou o co-autor Ardjan Sturm da Universidade de Leiden, Leiden. , Holanda.

A equipe de Espaillat já está planejando mais observações de SZ Cha com Webb, bem como com outros telescópios, para desvendar seus mistérios. “Será importante estudar SZ Cha e outros sistemas jovens, em múltiplos comprimentos de onda de luz, como raios X e luz visível, para descobrir a verdadeira natureza desta variabilidade que encontramos”, disse o coautor Caeley Pittman do estudo. Universidade de Boston. “É possível que períodos breves e tranquilos dominados por radiação UV extrema sejam comuns em muitos sistemas planetários jovens, mas ainda não conseguimos captá-los”..

“Mais uma vez, o universo está nos mostrando que nenhum de seus métodos é tão simples quanto gostaríamos. Precisamos repensar, reobservar e coletar mais informações. Seguiremos os letreiros de néon”, disse Espaillat.

Esta pesquisa foi aceita para publicação no Astrophysical Journal Letters .

O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório de ciências espaciais do mundo. Webb está resolvendo mistérios em nosso sistema solar, olhando além, para mundos distantes em torno de outras estrelas, e investigando as misteriosas estruturas e origens de nosso universo e nosso lugar nele. Webb é um programa internacional liderado pela NASA com os seus parceiros, a ESA (Agência Espacial Europeia) e a Agência Espacial Canadiana.

Contatos de mídia

Laura Betz – laura.e.betz@nasa.gov , Rob Gutro – rob.gutro@nasa.gov Goddard Space Flight Center
da NASA ,  Greenbelt, Maryland. 
Leah Ramsay lramsay@stsci.edu , Christine Pulliam cpulliam@stsci.edu
Instituto de Ciências do Telescópio Espacial, Baltimore, Maryland.

Transferências

Baixe imagens em resolução total para este artigo do Space Telescope Science Institute.
Os resultados da pesquisa foram aceitos para publicação no Astropyisical Journal Letters.

Informação relacionada

Como os planetas se formam? https://exoplanets.nasa.gov/faq/43/how-do-planets-form/
Sistemas Planetários – https://universe.nasa.gov/stars/planetary-systems/
Missão Webb – https://science.nasa.gov/mission/webb/
Notícias Webb – https://science.nasa.gov/mission/webb/latestnews/
Imagens Webb – https://science.nasa.gov/mission/webb/multimedia/images/

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Fonte: NASA / Publicação 11/11/2023

https://www.nasa.gov/missions/webb/webb-follows-neon-signs-toward-new-thinking-on-planet-formation/

Web Science Academy; 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” e "Conhecendo a Energia produzida no Sol".

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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