Cientistas revelam detalhes de planetas ainda em estágio de formação

Usando o radiotelescópio ALMA, no Atacama, os pesquisadores descobriram características de três planetas-bebês orbitando uma estrela jovem

O disco em torno da estrela HD 163296: três lacunas e suas características se encaixam na simulação de que existem planetas ali. Crédito: Robin Dienel, Carnegie Institution for Science

Cientistas americanos descobriram detalhes de planetas em processo de formação em torno de uma nova estrela, como a fonte de suas atmosferas. A pesquisa foi publicada na revista “Nature”.

Quando jovens, as estrelas são cercadas por um disco de gás e poeira em rotação, do qual nascem os planetas. O estudo do comportamento do material que compõe esses discos pode revelar características sobre a formação dos planetas e a evolução de um sistema planetário como um todo.

Já se sabia que o disco em torno de uma jovem estrela chamada HD 163296 inclui vários anéis e lacunas. Usando visualizações em 3D obtidas pelo Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) – um radiotelescópio de 66 antenas instalado no deserto do Atacama, no Chile –, Richard Teague e Ted Bergin, da Universidade de Michigan, e Jaehan Bae, da Carnegie Institution for Science, determinaram as velocidades de alguns dos gases que giram nesse disco.

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Os cientistas descobriram três áreas em ambos os lados das quais o gás parece estar cascateando em brechas no disco, uma boa indicação de que planetas poderiam estar se formando nesses locais. Essas áreas foram vistas a 87, 140 e 237 unidades astronômicas (UA, ou AU) de distância da estrela. (Uma UA equivale à distância média entre a Terra e o Sol, ou 150 milhões de quilômetros.)

Atividade intensa

“Ficamos impressionados com a dinâmica do disco”, disse Bae. “Há muita coisa acontecendo em torno dessa estrela.”

Bae e seus colegas testaram essas descobertas criando um modelo computacional do sistema estelar e inserindo três planetas – um com metade da massa de Júpiter, um com massa equivalente à de Júpiter e outro com o dobro da massa de Júpiter – nas posições equivalentes às dos distúrbios de gás encontrados pelo ALMA. A simulação indicou que as cascatas de gás observadas no disco poderiam ser bem explicadas pela existência dos três planetas.

Em 2018, os três cientistas integraram uma equipe que usava medidas unidimensionais da velocidade do gás no mesmo disco para demonstrar uma nova técnica dedicada a encontrar planetas jovens. No artigo mais recente, essa ferramenta é levada a um nível acima, o que permite uma compreensão ainda mais profunda do processo de formação de planetas. “Isso nos dá uma imagem muito mais completa da formação do planeta do que jamais sonhamos”, disse Bergin.

A pesquisa também confirmou uma teoria de longa data sobre como os planetas adquirem suas atmosferas.

Lugar frio e protegido

“Planetas se formam na camada do meio do disco, o chamado plano intermediário. Esse é um local frio, protegido da radiação da estrela”, explicou Teague, principal autor do artigo. “Acreditamos que as lacunas causadas pelos planetas trazem gás mais quente das camadas externas mais ativas quimicamente do disco, e que esse gás formará a atmosfera do planeta.”

O passo seguinte é determinar a composição química do gás adicionado à atmosfera dos planetas durante esse período formativo.

“Olhando para o futuro, analisar o movimento do material em um disco em torno de uma estrela jovem pode nos ajudar a encontrar exoplanetas enquanto eles ainda estão em seus estágios mais formativos”, afirmou Bae. “Isso realmente poderia nos ajudar a entender como a arquitetura de um sistema planetário se forma e talvez até desvendar mistérios sobre a evolução do nosso Sistema Solar.”