Cientistas usam massa estelar para ligar exoplanetas a discos de formação planetária
Usando dados de mais de 500 estrelas jovens observadas com o ALMA
(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), os cientistas descobriram uma
ligação direta entre as estruturas do disco protoplanetário - os discos
formadores de planetas que rodeiam as estrelas - e a demografia planetária. A
investigação prova que estrelas com maior massa são mais propensas a estar
rodeadas por discos com lacunas e que essas lacunas estão diretamente
correlacionadas com a alta ocorrência de exoplanetas gigantes observados em
torno delas. Estes resultados fornecem aos cientistas uma janela através do
tempo, permitindo-lhes prever o aspeto dos sistemas exoplanetários em cada
estágio da sua formação.
"Encontrámos uma forte correlação entre lacunas nos discos protoplanetários e a massa estelar, que pode estar ligada à presença de grandes exoplanetas gasosos," disse Nienke van der Marel, do Departamento de Física e Astronomia da Universidade Victoria na Columbia Britânica, autora principal da investigação.
"Estrelas de maior massa têm relativamente mais
discos com lacunas do que estrelas de menor massa, consistente com as já
conhecidas correlações em exoplanetas, onde estrelas de maior massa hospedam
mais frequentemente exoplanetas gigantes gasosos. Estas correlações dizem-nos diretamente
que as lacunas nos discos de formação de planetas são provavelmente provocadas
por planetas gigantes com a massa de Neptuno e acima."
As lacunas nos discos protoplanetários há muito que são consideradas evidências gerais da formação planetária. No entanto, tem havido algum ceticismo devido à distância orbital observada entre os exoplanetas e as suas estrelas. "Uma das principais razões pelas quais os cientistas têm permanecido céticos acerca da ligação entre lacunas e planetas é que exoplanetas em órbitas largas de dezenas de unidades astronómicas são raros.
No entanto,
exoplanetas em órbitas mais pequenas, entre uma e dez unidades astronómicas,
são muito mais comuns," disse Gijs Mulders, professor assistente de
astronomia na Universidade Adolfo Ibáñez em Santiago, Chile, coautor da
investigação. "Pensamos que os planetas que 'varrem' as lacunas migram
para o interior mais tarde."
O novo estudo é o primeiro a mostrar que o número de discos com lacunas
nestas regiões corresponde ao número de exoplanetas gigantes num sistema
estelar. "Estudos anteriores indicaram que havia muito mais discos com
lacunas do que exoplanetas gigantes detetados", disse Mulders. "O
nosso estudo mostra que existem exoplanetas suficientes para explicar a frequência
observada de discos com lacunas a diferentes massas estelares."
A correlação também se aplica a sistemas estelares com estrelas de
baixa massa, onde os cientistas são mais propensos a encontrar exoplanetas
rochosos massivos, também conhecidos como super-Terras. Van der Marel, que se
tornará professora assistente na Universidade de Leiden, Países Baixos, a
partir de setembro de 2021, disse: "Estrelas de menor massa têm mais
super-Terras rochosas - entre uma massa terrestre e uma massa de Neptuno.
Discos sem lacunas, mais compactos, levam à formação de super-Terras."
Esta ligação entre a massa estelar e a demografia planetária pode ajudar os cientistas a identificar quais as estrelas a ter como alvo na busca por planetas rochosos pela Via Láctea. "Esta nova compreensão das dependências da massa estelar vai ajudar-nos a orientar a busca por pequenos planetas rochosos como a Terra na vizinhança solar," acrescentou Mulders, que também faz parte da equipa Alien Earths financiada pela NASA.
"Podemos
usar a massa estelar para ligar os discos de formação planetária em torno de
estrelas jovens a exoplanetas em torno de estrelas maduras. Quando um
exoplaneta é detetado, o material formador de planetas geralmente desaparece.
Portanto, a massa estelar é uma "etiqueta" que nos diz como o
ambiente de formação planetária poderá ser para estes exoplanetas."
Etudo se resume a poeira. "Um elemento importante da formação
planetária é a influência da evolução da poeira", disse van der Marel.
"Sem planetas gigantes, a poeira irá sempre mover-se para dentro, criando
condições ideais para a formação de planetas rochosos, mais pequenos, perto da
estrela."
A investigação atual foi realizada usando dados de mais de 500 objetos observados em estudos anteriores usando as antenas do ALMA na Banda 6 e 7. Atualmente, o ALMA é o único telescópio que pode obter imagens da distribuição de poeira milimétrica em resolução angular alta o suficiente para resolver os discos de poeira e revelar a sua subestrutura, ou a falta dela.
"Nos últimos cinco anos, o ALMA produziu muitas pesquisas instantâneas de regiões de formação estelar próximas, resultando em centenas de medições da massa, do tamanho e da morfologia do disco de poeira," disse van der Marel.
"O
grande número de propriedades do disco observadas permitiu-nos fazer uma
comparação estatística de discos protoplanetários com os milhares de
exoplanetas descobertos. Esta é a primeira vez que uma dependência de massa
estelar de discos com lacunas e discos compactos foi demonstrada com sucesso
usando o telescópio ALMA."
"As nossas novas descobertas ligam as belas estruturas das lacunas nos discos observados diretamente com o ALMA às propriedades de milhares de exoplanetas pela missão Kepler da NASA e a outros levantamentos exoplanetários," comentou Mulders. "Os exoplanetas e a sua formação ajudam-nos a situar as origens da Terra e do Sistema Solar no contexto do que vemos acontecer em torno de outras estrelas."
Fonte: Astronomia OnLine
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