O nascimento de planetas gigantes

Disco de gás e poeira cósmica situado em torno da estrela jovem
Imagem: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/M. Kornmesser -ESO)

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), os astrónomos observaram pela primeira vez uma etapa crucial no nascimento de planetas gigantes. Enormes correntes de gás fluem através do espaço vazio no interior de um disco de material situado em torno de uma estrela jovem. Estas são as primeiras observações de tais correntes, que se pensa serem criadas por planetas gigantes à medida que “engolem” gás e crescem. O resultado é publicado hoje na revista «Nature».

Uma equipa internacional de astrónomos começou por estudar a jovem estrela HD 142527, situada a mais de 450 anos-luz de distância, e que se encontra rodeada por um disco de gás e poeira cósmica – os restos da nuvem a partir da qual a estrela se formou. O disco poeirento encontra-se dividido numa parte interior e noutra exterior, divisão esta feita por um espaço, que se pensa ter sido esculpido por planetas gigantes gasosos recentemente formados que limpam as suas órbitas à medida que rodam em torno da estrela.O disco interior tem uma dimensão que vai desde a estrela até à distância equivalente à órbita de Saturno no nosso Sistema Solar, enquanto o disco exterior começa só 14 vezes mais longe. Este último não circunda a estrela de forma uniforme; tem antes a forma de uma ferradura, provavelmente causada pelo efeito gravitacional dos planetas gigantes em órbita da estrela. De acordo com a teoria, os planetas gigantes crescem à medida que capturam gás do disco exterior, em correntes que formam pontes que atravessam o espaço entre os discos.
“Os astrónomos têm vindo a prever a existência destas correntes, no entanto esta é a primeira vez que fomos capazes de as ver directamente”, disse Simon Casassus (Universidad de Chile, Chile), que liderou o novo estudo. “Graças ao novo telescópio ALMA, pudemos obter observações directas que comprovam as teorias actuais de formação de planetas”.

As observações ALMA, nos comprimentos de onda submilimétricos, são imunes à radiação da estrela, que afecta os telescópios que trabalham no visível ou no infravermelho. O espaço no disco era já conhecido, mas a equipa descobriu também gás difuso que permanece neste espaço e duas correntes mais densas de gás que fluem do disco exterior, passando pelo espaço vazio, até ao disco interior.

Correntes de gás e o gás difuso

Correntes de gás em torno da HD 142527 

(Imagem: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Casassus et al.)

“Pensamos que existe um planeta gigante escondido no interior do disco e que dá origem a estas correntes. Os planetas crescem ao capturar algum do gás do disco exterior, mas na realidade 'comem' como uns alarves: os restos de gás que 'deixam cair' flui para o disco interior, que se situa em torno da estrela”, sublinhou Sebastián Pérez, da Universidade do Chile e membro da equipa.

As observações respondem a outra questão sobre o disco em torno da HD 142527. Como a estrela central ainda se está a formar, capturando material do disco interior, este disco deveria ter sido já todo devorado pela estrela, se não fosse de algum modo realimentado. A equipa descobriu que a taxa à qual os restos de gás fluem para o disco interior é precisamente a necessária para manter este disco com matéria suficiente para alimentar a estrela em crescimento.

Outra descoberta pioneira é a detecção do gás difuso no espaço entre discos. “Os astrónomos procuraram-no durante muito tempo, mas só tinham tido evidências indirectas da sua existência. Agora, com o ALMA, pudemos vê-lo directamente,” explicou Gerrit van der Plas, outro membro da equipa, da Universidade do Chile.

Este gás residual é uma evidência adicional de que as correntes são causadas por planetas gigantes, em vez de outros objectos ainda maiores como, por exemplo, uma estrela companheira. “Uma segunda estrela teria limpo muito melhor o espaço entre discos, não deixando nenhum gás residual. Ao estudar a quantidade de gás que ainda resta, talvez possamos estimar as massas dos objectos que estão a fazer a limpeza”, acrescentou Pérez.

Os planetas propriamente ditos foram procurados com instrumentos infravermelhos de vanguarda instalados noutros telescópios. No entanto, “pensamos que os planetas em formação ainda estão muito envolvidos pelas correntes de gás, que são praticamente opacas. É capaz de ser, por isso, extremamente difícil descobri-los de forma directa”, assinalou Casassus.

Apesar disso, os astrónomos pretendem descobrir mais sobre estes planetas ao estudar as correntes de gás e o gás difuso. O telescópio ALMA ainda está em fase de construção, e por isso mesmo não atingiu ainda todas as suas capacidades. Quando estiver completo, a sua visão será ainda mais nítida e novas observações das correntes poderão permitir à equipa determinar as propriedades dos planetas, incluindo as suas massas."In "CiênciaHoje", 2/01/2013