As observações do ALMA revelam novos insights sobre a formação de planetas em sistemas estelares binários

Na 244ª reunião da Sociedade Astronómica Americana (AAS), os investigadores revelaram descobertas de um programa pioneiro de alta resolução angular que lança nova luz sobre o processo de formação de planetas em discos circunstelares em torno de estrelas jovens em sistemas binários.

Crédito: S. Dagnello, NSF/AUI/NRAO

Aproveitando as capacidades incomparáveis ​​do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e da espectroscopia de resolução por componentes no infravermelho próximo do telescópio Keck II de 10 metros, o estudo oferece uma compreensão transformadora das condições que alimentam ou inibem a formação de planetas.

Os discos primordiais de gás e poeira em torno de estrelas jovens são reconhecidos há muito tempo como locais de formação de planetas. No entanto, as condições que garantem a vida útil dos discos adequada para a formação de planetas, e os gatilhos que levam à sua dissipação precoce do disco, permaneceram indefinidos. Discos circunstelares em sistemas binários pré-sequência principal fornecem um laboratório único e ideal para explorar essas questões.

Ao analisar as propriedades do disco – como tamanho, subestrutura e inclinação – em relação às características estelares como velocidade de rotação e intensidade do campo magnético, os investigadores estão a começar a descodificar a complexa interação que governa estes ambientes estelares. Sistemas estelares binários e múltiplos são extremamente comuns, ressaltando a importância de seu estudo.

Esta investigação inovadora combina imagens milimétricas de discos circunstelares com o ALMA e espectroscopia de alta resolução de estrelas jovens usando Keck com o espectrómetro NIRSPEC. Ao concentrar-se em binários com órbitas relativamente bem determinadas, a equipa pode controlar os parâmetros orbitais e destacar relações críticas entre as propriedades dos discos circunstelares e as suas estrelas hospedeiras.

O exame detalhado do estudo das estrelas quase gêmeas binárias DF Tau com uma separação média de 14 unidades astronômicas (onde 1 ua é igual à distância Terra-Sol) em uma órbita alongada, revela poeira fria em dois discos circunstelares detectados pelo ALMA.

Um disco está magneticamente preso à sua estrela central e está ativamente agregando material à estrela, enquanto a região interna do outro disco parece ter sofrido erosão e se desacoplado de sua estrela central em rotação rápida , sugerindo uma ligação potencial entre a rotação estelar, o bloqueio do disco magnético. e dissipação inicial do disco. Desalinhamentos entre a órbita de DF Tau, discos circunstelares e inclinações estelares podem impactar a evolução do disco.

Em contraste, outra estrela gêmea jovem, FO Tau, uma binária de 22 au em uma órbita mais circular, exibe discos detectados pelo ALMA bem alinhados com a órbita binária. Ambos os componentes exibem velocidades de rotação modestas e parecem estar travados magneticamente em seus discos. Estas observações revelam um comportamento semelhante tanto nos discos como nas estrelas, fornecendo novas informações sobre a dinâmica da longevidade e dissipação do disco.

Observações de alta resolução angular do ALMA mostraram intrincadas subestruturas de disco, incluindo padrões espirais, lacunas e formações de anéis em torno de estrelas únicas e companheiras binárias amplas. Embora as subestruturas de disco ainda não estejam resolvidas em DF Tau e FO Tau, a capacidade de determinar propriedades de disco em massa em sistemas binários próximos marca um avanço significativo em nossa compreensão dos ambientes de formação planetária.

Esta pesquisa revela um progresso único no campo da astronomia. Os conhecimentos obtidos não só melhoram a compreensão da dinâmica do disco circunstelar , mas também abrem caminho para futuras descobertas nos mecanismos de formação planetária.

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