É possível a formação de exoplanetas ao redor de estrelas binárias?


Por dos sóis gêmeos em mundo alienígena. Crédito: NASA/JPL

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Os criativos escritores de ficção científica e artistas espaciais descrevem freqüentemente uma encantadora paisagem do por de sóis gêmeos, onde um par de estrelas binárias se oculta atrás do horizonte (lembramos de Star Wars). Embora saibamos que possam existir exoplanetas em tais sistemas binários orbitando em ressonância, isto só aparece como certo para exoplanetas já completamente formados. Poderiam assim os sistemas estelares em formação suportar a existência de um disco de acresção e a partir deste permitir a formação de novos planetas? Esta é a questão que M. G. Petr-Gotzens e S. Daemgen do ESO (European Southern Observatory) junto com S. Correia do Instituto Astronômico de Postdam tentam agora responder.

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As observações de estrelas jovens solitárias com discos de matéria têm revelado que a força principal que provoca a dispersão do disco é causada pela própria estrela. Assim, o vento estelar e a pressão da radiação expandem o disco durante 6 a 10 milhões de anos. É previsível também que as estrelas mais massivas e quentes conseguem dispersar seus discos mais rapidamente. Entretanto, “muitas estrelas são membros de sistemas binários ou múltiplos e para estrelas próximas similares ao nosso Sol a fração de binárias é alta, chegando a 60%”. Poderiam as perturbações gravitacionais ou as intensidades aditivas de múltiplas estrelas desmembrarem os discos antes da formação dos seus planetas?

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Ilustração de um sistema binário jovem

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Para explorar isto, Petr-Gotzens, S. Daemgen e S. Correia observaram 22 sistemas binários jovens em formação na nebulosa de Órion buscando sinais da presença de discos de matéria. O time usou principalmente dois métodos:

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  1. Buscar um excesso de emissão no espectro próximo ao infravermelho. Isto mostraria uma assinatura da presença dos discos de acresção uma vez que estes irradiam a energia absorvida em forma de calor.
  2. Buscar espectroscopicamente emissões do elemento químico bromo que fica excitado quando o campo magnético da estrela jovem empurra este (e outros) elementos a partir do disco em direção da superfície estelar.

Há exoplanetas em sistemas binários? Uma nova esperança?

Quando os resultados foram analisados os cientistas encontraram que até 80% dos sistemas binários possuem um disco de acresção ativo. Muitos destes só contém um disco ao redor da estrela principal embora tenham achado também quase a mesma quantidade de sistemas que possui discos ao redor de ambas as estrelas. Apenas um sistema pesquisado apresentou evidências de um disco de acresção ao redor apenas da estrela secundaria (de menor massa). Os autores assinalaram que “a baixa representação dos discos de acresção ativos entre as estrelas secundárias indica a que a dissipação do disco funciona mais rápida (potencialmente) nas secundárias de menor massa, o que nos leva a especular que nas secundárias seria menos provável de se encontrar a formação de planetas”.

Entretanto, a idade média dos sistemas observados era apenas um milhão de anos. Isto significa que, embora os discos possam até se formar, o estudo não foi suficientemente exaustivo para determinar se durariam  [ 6 a 10 milhões de anos] ou não. Mesmo assim, um estudo dos planetas extrasolares já conhecidos revela que o disco deveria durar o suficiente para gerar exoplanetas. Os autores comentam que: “quase 40 dos planetas extrasolares descobertos até a data residem em sistemas binários abertos onde a separação entre os componentes estelares é maior de 100 UA (grande o bastante para a formação de planetas ao redor de uma estrela e sem se observar uma  forte influencia pela estrela companheira)”.

Controvérsias?

Estranhamente, estas conclusões parecem estar em desacordo do artigo de 2007 de Trilling et al. os quais estudaram outros sistemas binários para o mesmo excesso de emissão de infravermelho indicativo da presença de discos de escombros. Em seu estudo, Trilling e sua equipe, determinaram que: “uma grande fração (quase 60%) dos sistemas binários observados com separações pequenas entre si (< 3 UA) tem um excesso de emissão térmica”. Isto sugere que os sistemas binários com estrelas tão próximas podem também ser capazes de reter discos durante algum tempo. Não está claro se podem reter o disco durante o tempo suficiente para conseguir formar planetas. Isto até parece um cenário improvável uma vez que na prática não se tem encontrado exoplanetas ao redor de binárias relativamente próximas entre si.

Cena de Star Wars - episódio IV (A New Hope)

Cena de Star Wars - episódio IV - Uma Nova Esperança (A New Hope)

Fontes

Universe Today: Forming Planets Around Binary Stars por Jon Voisey

NASA/JPL: Alien Sunset

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