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Hubble descobre planeta a formar-se de modo não convencional

O Telescópio Espacial Hubble da NASA fotografou diretamente um protoplaneta semelhante a Júpiter a formar-se segundo um processo que os investigadores descrevem como “intenso e violento”. Esta descoberta vem dar apoio a uma teoria muito debatida de formação de planetas semelhantes a Júpiter, a teoria da “instabilidade do disco”.

Ilustração do exoplaneta massivo em formação AB Aurigae b. Créditos: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI).

O novo mundo em formação está inserido num disco protoplanetário de poeira e gás, com uma distinta estrutura espiral, que gira à volta de uma estrela jovem que se estima ter cerca de 2 milhões de anos. Esta era aproximadamente a idade do nosso Sistema Solar quando se estavam a formar os planetas. (Atualmente, o Sistema Solar tem 4,6 mil milhões de anos.)

“A natureza é inteligente; pode formar planetas de várias maneiras diferentes”, disse Thayne Currie, do Telescópio Subaru e da Eureka Scientific, investigador principal do estudo.

Todos os planetas são feitos de material que teve origem num disco circunstelar. A teoria dominante para a formação dos planetas jovianos é a da “acreção do núcleo”, uma abordagem em que os planetas imersos no disco vão crescendo por acreção, aglomerando pequenos objetos (com tamanhos que variam desde grãos de poeira a rochas) com que colidem, à medida que orbitam uma estrela. Este núcleo vai acumulando lentamente o gás do disco. Por oposição, a abordagem de instabilidade do disco é um modelo que considera que, à medida que um disco massivo em torno de uma estrela arrefece, a gravidade faz com que esse disco se quebre rapidamente em um ou mais fragmentos de massa planetária.

O planeta agora formado, que recebeu o nome de AB Aurigae b, é provavelmente umas nove vezes mais massivo que Júpiter e orbita a sua estrela hospedeira à distância colossal de quase 14 mil milhões de quilómetros – mais do dobro da distância de Plutão ao Sol. A esta distância, um planeta do tamanho de Júpiter levaria muito tempo a formar-se por acreção de núcleo, e tal podia nem sequer chegar a acontecer. Isto leva os investigadores a concluir que terá sido a instabilidade do disco que permitiu que este planeta se formasse a uma tão grande distância, o que vai contra as expectativas de formação de planetas pelo amplamente aceite modelo de acreção de núcleo.

A nova análise combina dados de dois instrumentos do Hubble: o STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) e o NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer). Estes dados foram comparados com os de um instrumento de imagem planetária de última geração, o SCExAO, do Telescópio Subaru do Japão, de 8,2 metros, localizado no cume de Mauna Kea, no Havai. A grande quantidade de dados dos telescópios espaciais e terrestres foi fundamental, porque é muito difícil distinguir entre os planetas jovens e as complexas características do disco que não estão relacionadas com os planetas.

Os investigadores conseguiram obter diretamente imagens do exoplaneta em formação AB Aurigae b, durante um período de 13, anos usando os instrumentos STIS e NICMOS do Hubble. No canto superior direito, a imagem NICMOS do Hubble, obtida em 2007, mostra AB Aurigae b numa posição a sul em comparação com sua estrela hospedeira que é tapada pelo coronógrafo do instrumento. A imagem obtida em 2021 pelo STIS mostra que o protoplaneta se moveu no sentido anti-horário ao longo do tempo. Créditos: NASA, ESA, Thayne Currie (Subaru Telescope, Eureka Scientific Inc.); Image Processing: Thayne Currie (Subaru Telescope, Eureka Scientific Inc.), Alyssa Pagan (STScI).

“Interpretar este sistema é extremamente desafiante”, disse Currie.”Esta é uma das razões pelas que precisávamos do Hubble para este projeto: uma imagem limpa para melhor separar a luz do disco de qualquer planeta.”

A própria natureza também ajudou: o vasto disco de poeira e gás que gira em torno da estrela AB Aurigae está inclinado quase de frente em relação à perspetiva da Terra.

Currie realçou que a longevidade do Hubble teve um papel importante para ajudar os investigadores a medir a órbita do protoplaneta. De início, ele estava muito cético em relação a AB Aurigae b ser um planeta. Os dados de arquivo do Hubble, combinados com as imagens do Subaru, levaram-no a mudar de opinião.

“Não conseguimos detetar este movimento na ordem de um ano ou dois”, disse Currie. “O Hubble proporcionou uma linha de tempo base de 13 anos, combinando com dados do Subaru, o que foi suficiente para detetar o movimento orbital.”

“Este resultado aproveita as observações terrestres e espaciais e podemos retroceder no tempo com as observações de arquivo do Hubble”, acrescentou Olivier Guyon, da Universidade do Arizona, Tucson, e do Telescópio Subaru, Havai. “AB Aurigae b foi agora analisado em vários comprimentos de onda, e surgiu uma imagem muito sólida.”

Os resultados da equipa foram publicados na edição de 4 de abril da revista Nature Astronomy.

“Esta nova descoberta é uma forte evidência de que alguns planetas gigantes gasosos podem formar-se pelo mecanismo de instabilidade do disco”, realçou Alan Boss, da Carnegie Institution of Science, em Washington, DC. “No final, a gravidade é tudo o que conta, já que os restos do processo de formação de estrelas acabarão por ser atraídos pela gravidade para formar planetas, de uma forma ou de outra”.

Compreender os primeiros dias da formação de planetas semelhantes a Júpiter oferece aos astrónomos um contexto mais rico sobre a história do nosso Sistema Solar. Esta descoberta abre caminho para futuros estudos da composição química de discos protoplanetários como AB Aurigae, incluindo estudos com o Telescópio Espacial James Webb da NASA.

 

Fonte da notícia: NASA

Tradução: Teresa Direitinho

 

Hubble Finds a Planet Forming in an Unconventional Way

NASA’s Hubble Space Telescope has directly photographed evidence of a Jupiter-like protoplanet forming through what researchers describe as an “intense and violent process.” This discovery supports a long-debated theory for how planets like Jupiter form, called “disk instability.”

This is an artist’s illustration of a massive, newly forming exoplanet called AB Aurigae b. Credit: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI).

The new world under construction is embedded in a protoplanetary disk of dust and gas with distinct spiral structure swirling around surrounding a young star that’s estimated to be around 2 million years old. That’s about the age of our solar system when planet formation was underway. (The solar system’s age is currently 4.6 billion years.) […] Read the original article at NASA.

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