Não um, não dois, mas três sistemas planetários estão se formando em torno desta estrela binária

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Impressão artística de uma protoestrela binária. Créditos: OES / L. Calçada.

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

Astrônomos observaram três sistemas inteiros de exoplanetas nascendo em torno de uma estrela binária.

SVS 13 é um sistema estelar binário a 980 anos-luz de distância, e as complexas estruturas de poeira ao seu redor estão nos ajudando a compreender como os sistemas planetários nascem nesses ambientes fascinantes. Como uma grande proporção de estrelas está ligada a sistemas estelares múltiplos, isso tem implicações para nossa compreensão da formação e evolução dos planetas.

“Nossos resultados revelaram que cada estrela tem um disco de gás e poeira ao seu redor e que, além disso, um disco maior está se formando ao redor de ambas as estrelas”, disse a astrônoma Ana Karla Díaz-Rodríguez, do Instituto de Astrofísica da Andaluzia (IAA-CSIC) na Espanha e do Centro Regional do ALMA da Universidade de Manchester, no Reino Unido. “Este disco externo mostra uma estrutura espiral que está alimentando a matéria nos discos individuais, e em todos sistemas planetários que podem se formar no futuro. Isso é uma evidência clara da presença de discos em torno de ambas as estrelas e da existência de um disco comum em um sistema binário”.

As estrelas nascem de emaranhados densos em nuvens de gás molecular flutuando no espaço. Sob as condições certas, um desses emaranhados entrará em colapso sob sua própria gravidade e começará a girar. À medida que gira, o material ao seu redor se achata em um disco que se enrola na estrela, alimentando seu crescimento.

Quando a estrela chega ao fim de sua formação, o que sobrar torna-se o disco protoplanetário. Todas as sobras de poeira e gás se amontoam e se espremem e, eventualmente, se juntam em aglomerados grandes o suficiente que se acumulam para formar planetas, asteroides, cometas, luas, planetas anões e todas as outras coisas divertidas que você pode encontrar em um sistema planetário.

Sabemos que isso ocorre em torno de estrelas isoladas com bastante facilidade; o Sistema Solar por si só é a prova de que isso pode acontecer, e a maioria dos exoplanetas confirmados até o momento foram encontrados orbitando estrelas únicas. Pensa-se que um sistema de múltiplas estrelas, criando um ambiente gravitacionalmente mais complexo, pode ser mais hostil ao processo de formação do planeta.

Imagem do ALMA dos discos em SVS 13. Créditos: Díaz-Rodríguez et al., The Astrophysical Journal, 2022.

SVS 13 está relativamente próximo, em uma nuvem de formação de estrelas chamada nuvem molecular de Perseu, e é muito jovem. Consiste em duas estrelas com uma massa combinada aproximadamente igual à do Sol, presas em uma órbita muito apertada; elas estão separadas por apenas cerca de 90 unidades astronômicas (Plutão está a cerca de 40 unidades astronômicas do Sol).

Para saber mais sobre o espaço em torno desta protoestrela binária, bem como as próprias estrelas, Díaz-Rodríguez e sua equipe estudaram 30 anos de observações do Very Large Array do Observatório Nacional de Radioastronomia. Eles também fizeram novas observações com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, conhecido como ALMA.

Isso permitiu que a equipe reconstruísse a órbita do sistema binário e determinasse as massas das estrelas, a orientação do sistema e os tamanhos e massas dos discos. Eles encontraram dois pequenos discos, um com raio de poeira de 12 unidades astronômicas e outro com raio de poeira de 9 unidades astronômicas, ambos com raio de gás de 30 unidades astronômicas.

O enorme disco circumbinário espiral, envolvendo ambas as estrelas, tem braços espirais que se estendem por 500 unidades astronômicas.

“No IAA começamos a estudar este sistema há vinte e cinco anos. Ficamos surpresos quando descobrimos que o SVS 13 era um sistema de rádio binário, porque apenas uma estrela é vista no óptico”, disse o astrônomo Guillem Anglada do IAA-CSIC. “Foi muito estranho descobrir um par de estrelas gêmeas onde uma delas parecia ter evoluído muito mais rápido que a outra. Projetamos vários experimentos para obter mais detalhes e descobrir se em tal caso alguma das estrelas poderia formar planetas. Agora vimos que ambas as estrelas são muito jovens, e que ambas podem formar planetas”.

Há mais motivos para se interessar pelo sistema do que debater sobre as idades das duas estrelas. Estudos anteriores do sistema identificaram moléculas na poeira e no gás ao redor do SVS 13, incluindo moléculas orgânicas complexas que são precursoras dos blocos de construção da vida.

“Isso significa que quando os planetas começarem a se formar em torno desses dois sóis, sem dúvida, os blocos de construção da vida estarão lá”, disse Díaz-Rodríguez.

Podemos não estar por perto para ver o processo se desenrolar, mas saber que essas moléculas estão lá pode nos ajudar a desvendar o mistério de nossa existência no Universo.

A pesquisa foi aceita pelo The Astrophysical Journal e está disponível no servidor de pré-publicação arXiv.