ALMA confirma as previsões sobre a interação entre discos protoplanetários e planetas

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Ilustração artística do sistema Sz 91. A cor azul representa o gás no disco, que se estende muito além do anel de poeira e também é detectado dentro do anel. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Mark Garlick.

Artigo traduzido de ALMA Observatory.

Novas observações feitas com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) do disco que rodeia uma estrela jovem, com menos massa do que o Sol, confirma teorias sobre a interação entre os planetas e os discos recém-formados. Uma equipe de astrônomos liderados por Héctor Cánovas da Universidad de Valparaíso e o Millennium ALMA Disk Nucleus (MAD) observou o anel de poeira possivelmente esculpido por planetas em formação em torno da estrela Sz 91, a uma distância de aproximadamente 650 anos-luz da Terra.

Os resultados obtidos mostram o primeiro disco em torno de uma estrela que é menos massiva que a nossa – ela tem apenas metade da massa do nosso Sol – que apresenta simultaneamente uma migração de partículas de poeira das zonas ultraperiféricas e sinais evidentes da interação entre os planetas jovens com o disco na zona mais interior.

Planetas nascem em discos de gás e poeira que cercam estrelas jovens e os alimentam com a matéria, deixando uma “pegada” desta interação na estrutura do disco. Os modelos teóricos que estudam essa interação predizem que os planetas esculpem o disco protoplanetário, criando um “buraco” na parte mais interna do disco, e impedem as partículas de poeira porte mm (como grãos de areia em uma praia) de prosseguir a sua viagem rumo a estrela central. Ao mesmo tempo, as partículas de poeira nas partes mais exteriores do disco (o mais distante da estrela) são atraídos pela força gravitacional da estrela.

Imagem capturada pelo ALMA do anel de poeira que cerca a estrela jovem Sz 91. Este anel é feito principalmente de partículas de poeira porte mm. A interação entre vários planetas recém-formados e o disco protoplanetário que ainda cerca a estrela provavelmente gera o anel de poeira observado pelo ALMA.
Imagem capturada pelo ALMA do anel de poeira que cerca a estrela jovem Sz 91. Este anel é feito principalmente de partículas de poeira porte mm. A interação entre vários planetas recém-formados e o disco protoplanetário que ainda cerca a estrela provavelmente gera o anel de poeira observado pelo ALMA.

A combinação de ambos os efeitos deve criar estruturas de poeira na forma de um anel em discos que hospedam planetas gigantes recém-formados no interior.

“A imagem nítida do ALMA mostra um anel em torno da jovem estrela. E é um anel surpreendentemente grande, mais de três vezes o tamanho da órbita de Netuno (um raio com cerca de 110 unidades astronômicas [UA])”, explica Héctor Cánovas.

A imagem do ALMA só mostra o anel, pois o telescópio de rádio detecta as partículas de poeira frias que a compõem, e não os planetas e as estrelas, pois esses são compostos principalmente por gás quente.

“Com base no paradigma atual das interações entre planeta e disco, apenas planetas gigantes que orbitam o interior do disco podem explicar a presença de um anel com um grande raio como esse”, indica Antonio Hales, astrônomo do ALMA e membro da equipe de pesquisa.

O acúmulo de partículas de pó numa estrutura anelar estreita, como é o caso com Sz91, pode favorecer a formação de mais planetas, porque a alta densidade de partículas de poeira no anel proporcionaria as condições ideais para que as partículas de pó se aglutinem e cresçam em tamanho até formar pequenos núcleos planetários.

“Os resultados desta pesquisa mostrou que Sz91 é um disco protoplanetário muito importante para o estudo da formação planetária, interações entre planetas e disco e a evolução destes discos em torno de estrelas de massa menor, pois Sz91 mostra evidências de todos estes processos simultaneamente”, conclui Matthias Schreiber, co-autor do estudo.

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