Nota de Imprensa

ALMA descobre correntes de gás que formam planetas

Indícios importantes de correntes que alimentam planetas gigantes a engolir gás

2 de Janeiro de 2013

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), os astrónomos observaram pela primeira vez uma etapa crucial no nascimento de planetas gigantes. Enormes correntes de gás fluem através do espaço vazio no interior de um disco de material situado em torno de uma estrela jovem. Estas são as primeiras observações de tais correntes, que se pensa serem criadas por planetas gigantes à medida que “engolem” gás e crescem. O resultado será publicado a 2 de janeiro de 2013 na revista Nature.

Uma equipa internacional de astrónomos estudou a jovem estrela HD 142527, situada a mais de 450 anos-luz de distância, a qual se encontra rodeada por um disco de gás e poeira cósmica - os restos da nuvem a partir da qual a estrela se formou. O disco poeirento encontra-se dividido numa parte interior e noutra exterior, divisão esta feita por um espaço, que se pensa ter sido esculpido por planetas gigantes gasosos recentemente formados que limpam as suas órbitas à medida que rodam em torno da estrela. O disco interior tem uma dimensão que vai desde a estrela até à distância equivalente à órbita de Saturno no nosso Sistema Solar, enquanto que o disco exterior começa só 14 vezes mais longe. Este último disco não circunda a estrela de forma uniforme; tem antes a forma de uma ferradura, provavelmente causada pelo efeito gravitacional dos planetas gigantes em órbita da estrela.

De acordo com a teoria, os planetas gigantes crescem à medida que capturam gás do disco exterior, em correntes que formam pontes que atravessam o espaço entre os discos.

“Os astrónomos têm vindo a prever a existência destas correntes, no entanto esta é a primeira vez que fomos capazes de as ver diretamente,” diz Simon Casassus (Universidad de Chile, Chile), que liderou o novo estudo. “Graças ao novo telescópio ALMA, pudemos obter observações diretas que comprovam as teorias actuais de formação de planetas!”

Casassus e a sua equipa usaram o ALMA para observar o gás e a poeira cósmica em torno da estrela, o que lhes permitiu ver com muito mais pormenor e muito mais perto da estrela, do que o que tinha sido possível até agora com telescópios do mesmo tipo. As observações ALMA, nos comprimentos de onda submilimétricos, são também imunes à radiação da estrela, que afecta os telescópios que trabalham no visível ou no infravermelho. O espaço no disco era já conhecido, mas a equipa descobriu também gás difuso que permanece neste espaço e duas correntes mais densas de gás que fluem do disco exterior, passando pelo espaço vazio, até ao disco interior.

“Pensamos que existe um planeta gigante escondido no interior do disco e que dá origem a estas correntes. Os planetas crescem ao capturar algum do gás do disco exterior, mas na realidade “comem como uns alarves”: os restos de gás que “deixam cair” flui para o disco interior, que se situa em torno da estrela” diz Sebastián Pérez, um membro da equipa, também da Universidade do Chile.

As observações respondem a outra questão sobre o disco em torno da HD 142527. Como a estrela central ainda se está a formar, capturando material do disco interior, este disco deveria ter sido já todo devorado pelo estrela, se não fosse de algum modo realimentado. A equipa descobriu que a taxa à qual os restos de gás fluem para o disco interior é precisamente a necessária para manter este disco com matéria suficiente para alimentar a estrela em crescimento.

Outra descoberta pioneira é a deteção do gás difuso no espaço entre discos. “Os astrónomos procuraram este gás durante muito tempo, mas até agora só tinham tido evidências indiretas da sua existência. Agora, com o ALMA, pudemos vê-lo diretamente,” explica Gerrit van der Plas, outro membro da equipa, da Universidade do Chile.

Este gás residual é uma evidência adicional de que as correntes são causadas por planetas gigantes, em vez de outros objetos ainda maiores como, por exemplo, uma estrela companheira. “Uma segunda estrela teria limpo muito melhor o espaço entre discos, não deixando nenhum gás residual. Ao estudar a quantidade de gás que ainda resta, talvez possamos estimar as massas dos objetos que estão a fazer a limpeza.” acrescenta Pérez.

Então, e os planetas propriamente ditos? Casassus explica que não está surpreendido por a equipa não os ter conseguido detectar de forma direta. “Procurámos estes planetas com instrumentos infravermelhos de vanguarda instalados noutros telescópios. No entanto, pensamos que os planetas em formação ainda estão muito envolvidos pelas correntes de gás, que são praticamente opacas. É capaz de ser, por isso, extremamente difícil descobrir estes planetas de forma direta.”

Apesar disso, os astrónomos pretendem descobrir mais sobre estes planetas ao estudar as correntes de gás e o gás difuso. O telescópio ALMA ainda está em fase de construção, e por isso mesmo não atingiu ainda todas as suas capacidades. Quando estiver completo, a sua visão será ainda mais nítida e novas observações das correntes poderão permitir à equipa determinar as propriedades dos planetas, incluindo as suas massas.

Informações adicionais

Esta trabalho foi descrito num artigo científico, “Flows of gas through a protoplanetary gap”, que será publicado na revista Nature a 2 de janeiro de 2013.

A equipa é composta por S. Casassus (Universidad de Chile, Chile; Millennium Nucleus for Protoplanetary Disks — Ministério da Economia, Governo Chileno), G. van der Plas (Universidad de Chile, Chile), S. Pérez M. (Universidad de Chile, Chile), W. R. F. Dent (Joint ALMA Observatory, Chile; Observatório Europeu do Sul, Chile), E. Fomalont (NRAO, EUA), J. Hagelberg (Observatoire de Genève, Suíça), A. Hales (Joint ALMA Observatory, Chile; NRAO, EUA), A. Jordán (Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile), D. Mawet (Observatório Europeu do Sul, Chile), F. Ménard (CNRS / INSU, França; Universidad de Chile, Chile; CNRS / UJF Grenoble, França), A. Wootten (NRAO, EUA), D. Wilner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, EUA), A. M. Hughes (U. C. Berkeley, EUA), M. R. Schreiber (Universidad Valparaiso, Chile), J. H. Girard (Observatório Europeu do Sul, Chile), B. Ercolano (Ludwig-Maximillians-Universität, Alemanha), H. Canovas (Universidad Valparaiso, Chile), P. E. Román (Universidad de Chile, Chile), V, Salinas (Universidad de Chile, Chile).

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma infraestrutura astronómica internacional, é uma parceria entre a Europa, a América do Norte e o Leste Asiático, em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado na Europa pelo Observatório Europeu do Sul (ESO), na América do Norte pela Fundação Nacional para a Ciência dos Estados Unidos (NSF) em cooperação com o Conselho Nacional de Investigação do Canadá (NRC) e no Leste Asiático pelos Institutos Nacionais de Ciências da Natureza (NINS) do Japão em cooperação com a Academia Sínica (AS) da Ilha Formosa. A construção e operação do ALMA é coordenada pelo ESO, em prol da Europa, pelo Observatório Nacional de Rádio Astronomia (NRAO), que é gerido, pela Associação de Universidades (AUI), em prol da América do Norte e pelo Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ), em prol do Leste Asiático. O Joint ALMA Observatory (JAO) fornece uma liderança e direção unificadas na construção, comissionamento e operação do ALMA.

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 15 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e funcionamento de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta, no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio  ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. O ESO encontra-se a planear o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio de 39 metros que observará na banda do visível e próximo infravermelho. O E-ELT será “o maior olho no céu do mundo”.

Links

• Artigo científico
• Simulação vídeo das correntes e do espaço no disco protoplanetário criado pelos dois planetas. A imagem roda de modo a manter um dos planetas sempre na mesma posição aparente. Créditos: S. Casassus et al.
• Simulação vídeo das correntes e do espaço no disco protoplanetário criado por um planeta. A imagem roda de modo a manter o planeta sempre na mesma posição aparente. Créditos: S. Casassus et al.
• Mais sobre o ALMA  no ESO
• O Joint ALMA Observatory

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1301, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.