Formação de planetas em torno de estrela desafia teoria

Estrela RU Lupi, na constelação de Lupus, não apresenta apenas um disco protoplanetário, como em outros sistemas; lá também há grandes braços em espiral de gás

Imagem do ALMA do disco formador de planetas ao redor da estrela RU Lupi. A imagem inserida (canto inferior esquerdo, disco vermelho) mostra uma observação anterior (DSHARP) do disco de poeira com anéis e lacunas que sugerem a presença de planetas em formação. A nova observação mostra uma grande estrutura espiral (em azul), feita de gás, que se estende muito além do disco compacto de poeira. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Huang e S. Andrews; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Os ambientes de formação de planetas podem ser muito mais complexos e caóticos do que o esperado anteriormente. Isso é evidenciado por uma nova imagem da estrela RU Lupi, feita com o rádio-observatório Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Todos os planetas, incluindo os do Sistema Solar, nascem em discos de gás e poeira ao redor das estrelas, os chamados discos protoplanetários. Graças ao ALMA, temos imagens impressionantes de alta resolução de muitas dessas fábricas planetárias, mostrando discos empoeirados com vários anéis e lacunas que sugerem a presença de planetas emergentes. Os exemplos mais famosos desses são HL Tau e TW Hydrae.

Mas os discos não são necessariamente tão bem organizados quanto sugerem essas observações iniciais sobre poeira. Uma nova imagem do ALMA da RU Lupi, uma jovem estrela variável na constelação austral de Lupus, revelou um gigantesco conjunto de braços em espiral feitos de gás, que se estendia muito além do disco de poeira mais conhecido. Essa estrutura em espiral – semelhante a uma “minigaláxia” – estende-se a quase 1.000 unidades astronômicas (UA) da estrela, muito mais longe do que o disco compacto de poeira, que se estende a cerca de 60 UA.

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Estruturas gasosas

Observações anteriores da RU Lupi com o ALMA, que faziam parte das subestruturas de disco no projeto de alta resolução angular (DSHARP, https://public.nrao.edu/news/2018-alma-survey-disks/), já revelavam sinais de formação planetária em andamento, sugerida pelas lacunas de poeira em seu disco protoplanetário. “Mas também notamos algumas estruturas gasosas de monóxido de carbono (CO) que se estendiam além do disco. É por isso que decidimos observar o disco ao redor da estrela novamente, dessa vez focando no gás, e não na poeira”, disse Jane Huang, do Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian (CfA), e principal autora de um artigo publicado na revista “The Astrophysical Journal”.

Os discos protoplanetários contêm muito mais gás que poeira. Enquanto a poeira é necessária para constituir os núcleos dos planetas, o gás cria suas atmosferas.

Nos últimos anos, observações de alta resolução de estruturas de poeira revolucionaram nossa compreensão da formação de planetas. No entanto, essa nova imagem do gás indica que a visão atual da formação do planeta ainda é muito simplista e que pode ser muito mais caótica do que se deduziu anteriormente das imagens conhecidas de discos com anéis ordenadamente concêntricos

Processos desconhecidos

“O fato de observarmos essa estrutura espiral no gás após uma observação mais longa sugere que provavelmente não vimos toda a diversidade e complexidade dos ambientes de formação de planetas. Podemos ter perdido muitas das estruturas de gás em outros discos”, acrescentou Huang.

Jane Huang e sua equipe sugerem vários cenários que poderiam explicar por que os braços espirais apareceram ao redor da RU Lupi. Talvez o disco esteja colapsando sob sua própria gravidade, porque é muito grande. Ou talvez a RU Lupi esteja interagindo com outra estrela. Outra possibilidade é que o disco esteja interagindo com seu ambiente, acumulando material interestelar ao longo dos braços espirais.

“Nenhum desses cenários explica completamente o que observamos”, disse Sean Andrews, membro da equipe do CfA. “Pode haver processos desconhecidos acontecendo durante a formação planetária que ainda não contabilizamos em nossos modelos. Só aprenderemos o que são se encontrarmos outros discos que se parecem com a RU Lupi.”

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