Anotações científicas - 44

Crescendo em Tândem: O Nascimento Simultâneo de Estrela e Planeta

Na visão clássica da astronomia, a formação de um sistema planetário sempre foi entendida como uma história em dois atos bem definidos. Primeiro, uma densa nuvem de gás e poeira colapsa sob sua própria gravidade para dar origem a uma nova estrela. Apenas muito tempo depois, quando essa estrela se estabiliza e o disco ao seu redor se acalma, é que a matéria remanescente começa a se aglutinar para formar os primeiros planetas.

No entanto, a descoberta surpreendente de um sistema protoplanetário veio para desafiar essa ordem cronológica e mostrar que a natureza pode ser muito mais dinâmica. Observações lideradas por uma equipe internacional revelaram um cenário inédito: uma estrela e um planeta gigante crescendo exatamente ao mesmo tempo, alimentados juntos pela própria nuvem de onde nasceram.
 

Para "enxergar" esse parto simultâneo, os astrônomos combinaram a visão de dois dos observatórios mais potentes do mundo: o radiotelescópio ALMA, no Chile, e o VLA, nos Estados Unidos. Olhando para um disco visto quase de perfil, eles identificaram uma abertura gigantesca na estrutura de poeira — a marca registrada de um planeta em formação "varrendo" e limpando sua órbita.

Modelos computacionais indicam que essa cavidade foi esculpida por um mundo colossal, com massa entre 4 e 70 vezes a de Júpiter. Mas a verdadeira revelação estava no coração dessa lacuna: lá dentro, os instrumentos detectaram gás aquecido a cerca de 100 Kelvin e uma intensa emissão de radiação. Isso prova que o protoplaneta não é apenas um corpo pronto orbitando em silêncio, mas sim um mundo jovem e voraz que continua acumulando matéria ativamente.

Enquanto esse planeta gigante Devora o material do disco, o sistema como um todo continua a ser alimentado. As imagens de monóxido de carbono revelaram grandes filamentos de gás fluindo diretamente do meio interestelar para a estrela central.

Esse crescimento conjunto — em que a estrela se alimenta da nuvem envolvente enquanto o planeta consome o disco ao redor — muda o que sabíamos sobre a escala de tempo do Universo. A formação planetária não precisa esperar a maturidade estelar para começar; ela pode acontecer no coração do caos primordial. Essa descoberta abre uma nova janela para entender como os grandes gigantes gasosos, inclusive os do nosso próprio Sistema Solar, podem ter surgido muito mais cedo do que jamais imaginamos.

O artigo

Felipe O. Alves, L. Ilsedore Cleeves, Josep M. Girart, Zhaohuan Zhu, Gabriel A. P. Franco, Alice Zurlo, and Paola Caselli. A Case of Simultaneous Star and Planet Formation. The Astrophysical Journal Letters, Volume 904, Number 1

DOI 10.3847/2041-8213/abc550

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/abc550/meta  

Resumo

Embora seja amplamente aceito que os planetas se formam em discos protoplanetários, ainda há muito debate sobre quando esse processo acontece. Em alguns poucos casos, protoplanetas foram fotografados diretamente, mas para a vasta maioria dos sistemas, lacunas e cavidades no disco — vistas especialmente em observações de contínuo de poeira — têm sido a evidência mais forte de formação planetária recente ou em andamento. Apresentamos observações do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array de um disco visto quase de perfil (i = 75°) contendo uma lacuna gigante vista na poeira, mas não no gás 12CO. Dentro da lacuna, o gás molecular possui uma componente aquecida (100 K) coincidindo em posição com um possível excesso de emissão free–free (livre-livre) observado com o Karl G. Jansky Very Large Array. Usando modelos hidrodinâmicos 1D, descobrimos que a estrutura da lacuna é consistente com ter sido esculpida por um planeta de 4–70MJup. A coincidência da emissão free–free dentro da lacuna esculpida pelo planeta aponta para um planeta muito jovem e/ou ainda em processo de acreção. Além disso, as observações de 12CO revelam filamentos de grande escala e baixa velocidade alinhados com o eixo maior do disco e com coerência de velocidade com o gás do disco, o que interpretamos como uma queda contínua de gás vinda do meio interestelar local. Este sistema parece ser um caso interessante em que tanto uma estrela (a partir do ambiente e do disco) quanto um planeta (a partir do disco) estão crescendo em tândem.