Explosão estelar permite-nos observar linha de neve da água

Impressão artística da linha de neve da água em torno da jovem estrela V883 Orionis.Fonte:ESO

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) obteve a primeira observação bem resolvida de uma linha de neve de água no interior de um disco protoplanetário. Esta linha marca o lugar onde a temperatura no disco que rodeia uma estrela jovem decresce o suficiente para que se possa formar neve. O aumento drástico no brilho da jovem estrela V883 Orionis aqueceu a zona interior do disco, empurrando a linha de neve da água para uma distância muito maior do que o que é normal numa protoestrela, permitindo assim observá-la pela primeira vez. Estes resultados são publicados a 14 de julho de 2016 na revista Nature. As estrelas jovens encontram-se muitas vezes rodeadas por densos discos de gás e poeira em rotação, os chamados discos protoplanetários, a partir dos quais os planetas se formam.

O calor de uma estrela jovem do tipo solar faz com que a água no seio do disco protoplanetário se mantenha no estado gasoso até uma distância de cerca de 3 UA da estrela — menos de 3 vezes a distância média entre a Terra e o Sol — ou cerca de 450 milhões de km. Mais longe, devido à pressão extremamente baixa, as moléculas de água passam diretamente do estado gasoso a uma camada de gelo que cobre grãos de poeira e outras partículas. A região no disco protoplanetário onde a água passa da fase gasosa para a fase sólida é chamada linha de neve da água.

No entanto, a estrela V883 Orionis é invulgar. Um aumento drástico no seu brilho empurrou a linha de neve para uma distância de cerca de 40 UA (cerca de 6 mil milhões de km ou aproximadamente o tamanho da órbita do planeta anão Plutão no nosso Sistema Solar). Este enorme aumento, combinado com a resolução do ALMA para grandes linhas de base, permitiu à equipa, liderada por Lucas Cieza (Millennium ALMA Disk Nucleus e Universidad Diego Portales, Santiago, Chile) obter as primeiras observações resolvidas de uma linha de neve de água num disco protoplanetário.

O brilho repentino que a V883 Orionis sofreu é um exemplo do que acontece quando enormes quantidades de material do disco que rodeia a estrela jovem caem na sua superfície. A V883 Orionis é apenas 30% mais massiva que o Sol, mas devido a esta explosão que está a ocorrer, a sua luminosidade é atualmente 400 vezes maior que a do Sol, apresentando-se também muito mais quente. O autor principal Lucas Cieza explica: “As observações ALMA revelaram-se surpreendentes para todos nós. As nossas observações estavam preparadas para procurar fragmentações no disco, as quais levam à formação de planetas. Não vimos nada disso, no entanto encontrámos o que parece ser um anel a 40 UA. Isto mostra bem o poder transformador do ALMA, que nos dá resultados excitantes mesmo não sendo os que estamos à procura.”

A ideia estranha de neve em órbita no espaço é fundamental para a formação planetária. A presença de água regula a eficiência da coalescência dos grãos de poeira — a primeira etapa da formação planetária. É no interior da linha de neve, onde a água se evapora, que se pensa que nasçam os planetas rochosos mais pequenos, como a Terra. Para lá da linha de neve, a presença de gelo de água permite a rápida formação de bolas de neve cósmicas, que eventualmente irão formar planetas gasosos massivos como Júpiter.

A descoberta de que estas explosões na estrela podem lançar a linha de neve da água para cerca de 10 vezes o seu raio típico é bastante significativa para o desenvolvimento de bons modelos de formação planetária. Pensa-se que estas explosões sejam uma etapa da evolução da maioria dos sistemas planetários, por isso esta pode bem tratar-se da primeira observação de uma ocorrência comum. Neste caso, esta observação do ALMA poderá contribuir de modo significativo para uma melhor compreensão de como é que os planetas se formam e evoluem no Universo.

Fonte:ESO