Webb descobre rabo de gato empoeirado no Beta Pictoris System

Beta Pictoris, um jovem sistema planetário localizado a apenas 63 anos-luz de distância, continua a intrigar os cientistas mesmo depois de décadas de estudo aprofundado. Possui o primeiro disco de poeira fotografado em torno de outra estrela – um disco de detritos produzido por colisões entre asteróides, cometas e planetesimais. 

Uma linha laranja horizontal larga e fina aparece no centro, estendendo-se quase até as bordas, um disco de detritos visto de lado. Um fino disco azul esverdeado está inclinado cerca de cinco graus no sentido anti-horário em relação ao disco laranja principal. O material cinza turvo e translúcido é mais proeminente próximo ao disco principal de detritos laranja. Parte do material cinza forma uma característica curva no canto superior direito, lembrando o rabo de um gato. No centro há um círculo preto com uma barra. A estrela central, representada como um pequeno ícone de estrela branca, é bloqueada por um instrumento conhecido como coronógrafo. O fundo do espaço é preto. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, C. Stark e K. Lawson (NASA GSFC), J. Kammerer (ESO) e M. Perrin (STScI).

Observações do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA revelaram um segundo disco de detritos neste sistema , inclinado em relação ao primeiro. Agora, uma equipe de astrônomos usando o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA para obter imagens do sistema Beta Pictoris (Beta Pic) descobriu uma estrutura nova e nunca antes vista. 

A equipe, liderada por Isabel Rebollido do Centro de Astrobiologia em Espanha, e agora investigadora da ESA, utilizou a NIRCam (Câmara de Infravermelho Próximo) e o MIRI (Instrumento de Infravermelho Médio) de Webb para investigar a composição das substâncias principais e secundárias previamente detectadas de Beta Pic. discos de detritos. Os resultados superaram as expectativas, revelando um ramo de poeira fortemente inclinado, em forma de cauda de gato, que se estende desde a porção sudoeste do disco de detritos secundário.

“ Beta Pictoris é o disco de detritos que tem tudo: tem uma estrela próxima e muito brilhante que podemos estudar muito bem ”, disse Rebollido. “ Embora tenha havido observações anteriores do solo nesta faixa de comprimento de onda, elas não tinham a sensibilidade e a resolução espacial que temos agora com o Webb, então não detectaram esse recurso. ”

Retrato de uma estrela melhorado com Webb

Mesmo com Webb, observar o Beta Pic na faixa correta de comprimento de onda – neste caso, o infravermelho médio – foi crucial para detectar a cauda do gato, já que ela só apareceu nos dados do MIRI. Os dados de infravermelho médio de Webb também revelaram diferenças de temperatura entre os dois discos do Beta Pic, o que provavelmente se deve a diferenças na composição.

“Não esperávamos que Webb revelasse que existem dois tipos diferentes de material em torno do Beta Pic, mas o MIRI nos mostrou claramente que o material do disco secundário e da cauda do gato é mais quente que o disco principal ”, disse Christopher Stark, co-fundador do programa. -autor do estudo no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. “A poeira que forma o disco e a cauda deve ser muito escura, por isso não a vemos facilmente nos comprimentos de onda do visível ou do infravermelho próximo – mas no infravermelho médio, ela está brilhando.”

Para explicar a temperatura mais quente, a equipa deduziu que a poeira pode ser um “material refratário orgânico” altamente poroso, semelhante à matéria encontrada nas superfícies de cometas e asteróides do nosso Sistema Solar. Por exemplo, uma análise preliminar de material amostrado do asteróide Bennu pela missão OSIRIS-Rex da NASA descobriu que era muito escuro e rico em carbono, muito parecido com o que o MIRI detectou em Beta Pic. 

O início intrigante da cauda garante pesquisas futuras

No entanto, permanece uma grande questão: o que poderia explicar a forma da cauda do gato, uma característica curva única, diferente da que é vista nos discos em torno de outras estrelas?

Rebollido e sua equipe modelaram diversos cenários na tentativa de imitar o rabo do gato e desvendar suas origens. Embora sejam necessárias mais pesquisas e testes, a equipe apresenta uma forte hipótese de que a cauda do gato é o resultado de um evento de produção de poeira que ocorreu há apenas cem anos.

“Algo acontece – como uma colisão – e muita poeira é produzida”, compartilhou Marshall Perrin, coautor do estudo no Space Telescope Science Institute em Baltimore, Maryland. “No início, a poeira segue na mesma direção orbital de sua fonte, mas depois também começa a se espalhar. A luz da estrela empurra as partículas de poeira mais pequenas e fofas para longe da estrela mais rapidamente, enquanto os grãos maiores não se movem tanto, criando uma longa gavinha de poeira.”

“A característica da cauda do gato é altamente incomum e foi difícil reproduzir a curvatura com um modelo dinâmico”, explicou Stark. “Nosso modelo requer poeira que possa ser expulsa do sistema com extrema rapidez, o que novamente sugere que é feito de material refratário orgânico.”

O modelo preferido da equipe explica o ângulo agudo da cauda em relação ao disco como uma simples ilusão de ótica. A nossa perspectiva combinada com a forma curva da cauda cria o ângulo observado da cauda, ​​enquanto, na verdade, o arco de material apenas se afasta do disco numa inclinação de cinco graus. Tendo em consideração o brilho da cauda, ​​a equipa estima que a quantidade de poeira dentro da cauda do gato seja equivalente a um grande asteróide da cintura principal espalhado por 16 mil milhões de quilómetros.

Um evento recente de produção de poeira nos discos de detritos do Beta Pic também poderia explicar uma assimetria previamente detectada pelo Atacama Large Millimeter/submillimeter Array em 2014 : um aglomerado de monóxido de carbono (CO) localizado perto da cauda do gato. Dado que a radiação da estrela deverá decompor o CO dentro de cerca de cem anos, esta concentração de gás ainda presente poderá ser uma evidência persistente do mesmo evento.

“Nossa pesquisa sugere que o Beta Pic pode ser ainda mais ativo e caótico do que pensávamos anteriormente”, disse Stark. “Webb continua a nos surpreender, mesmo olhando para os objetos mais estudados. Temos uma janela completamente nova para estes sistemas planetários.”

Estes resultados foram apresentados numa conferência de imprensa na 243ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Nova Orleães, Louisiana.

As observações foram realizadas como parte do programa 1411 de Observação de Tempo Garantido .

Fonte: esawebb.org