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jul 30

HK Tauri: ALMA descobre estrela dupla com discos protoplanetários desalinhados

http://www.eso.org/public/images/eso1423a/

Esta impressão artística mostra um notável par de discos de gás muito desalinhados situados em torno de ambas as estrelas jovens do sistema binário HK Tauri. Observações deste sistema obtidas com o ALMA deram-nos a melhor imagem de sempre de discos protoplanetários numa estrela dupla. Os novos resultados demonstram uma possível maneira de explicar por que é que tantos exoplanetas, contrariamente aos planetas do Sistema Solar, apresentam estranhas órbitas excêntricas ou inclinadas. Créditos: R. Hurt (NASA/JPL-Caltech/IPAC)

Os astrônomos descobriram, com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), um par de discos de gás protoplanetários muito desalinhados em torno das duas estrelas jovens do sistema binário HK Tauri. Estas novas observações ALMA deram-nos a imagem mais nítida já capturada de discos protoplanetários numa estrela dupla. Este novo resultado ajuda também a explicar por que é que tantos exoplanetas, contrariamente aos planetas do Sistema Solar, têm estranhas órbitas excêntricas ou inclinadas.

http://www.eso.org/public/images/eso1423e/

A imagem mostra dados da velocidade dos discos, tomadas com ALMA, que ajudaram os astrônomos determinar que os discos em HK Tauri estão desalinhados. As áreas vermelhas representam o material se afastando da Terra e as regiões em azul indicam o material em movimento se aproximando de nós. Crédito: NASA / JPL-Caltech / R. Ferir (IPAC).

Distintamente do nosso solitário Sol, a maioria das estrelas formam-se em pares, duas estrelas que orbitam em torno do seu centro de massa. As estrelas binárias são muito comuns, mas colocam-nos uma série de questões, incluindo como e onde é que os planetas se formam nestes meios tão complexos.

Eric Jensen, astrônomo no Swarthmore College, Pennsylvania, EUA, exclamou:

O ALMA forneceu-nos a melhor imagem obtida até agora de um sistema binário com discos protoplanetários. E mais, descobrimos que os discos estão mutuamente desalinhados!

As duas estrelas do sistema HK Tauri, que se localizam a cerca de 4.500 anos-luz de distância da Terra na direção da constelação do Touro, têm menos de cinco milhões de anos de idade e estão separadas de cerca de 58 bilhões de quilômetros entre si, o que corresponde a 13 vezes a distância entre Netuno e o Sol.

A estrela mais tênue, HK Tauri B, encontra-se rodeada por um disco protoplanetário visto de lado, que bloqueia a luz emitida pela estrela. Uma vez que a radiação estelar se encontra bloqueada, os astrônomos podem facilmente obter uma boa imagem do disco observando-o na luz visível ou nos comprimentos de onda próximos do infravermelho.

A estrela companheira, HK Tauri A, também possui um disco, mas neste caso, o disco não bloqueia a radiação estelar. Consequentemente, o disco não pode ser observado na luz visível já que o seu brilho tênue desaparece ofuscado pelo brilho intenso da estrela. No entanto, o disco brilha intensamente nos comprimentos de onda na faixa do milímetro, os quais são facilmente detectados pelo ALMA.

http://www.eso.org/public/images/eso1423d/

Esta imagem do sistema binário HK Tauri combina dados no visível e infravemelho obtidos pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA com novos dados obtidos pelo ALMA. As observações ALMA deste sistema deram-nos a melhor imagem de sempre de discos protoplanetários numa estrela dupla. Os novos resultados demonstram uma possível maneira de explicar por que é que tantos exoplanetas, contrariamente aos planetas do Sistema Solar, apresentam estranhas órbitas excêntricas ou inclinadas. Créditos: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); K. Stapelfeldt et al. (NASA/ESA Hubble)

Com o auxílio do ALMA, a equipe conseguiu não apenas observar o disco em torno da HK Tauri A, mas pôde também, e pela primeira vez, medir a sua rotação. Esta imagem permitiu aos astrônomos calcular que os dois discos estão desalinhados de, pelo menos, 60 graus. Melhor dizendo, ao invés de estarem no mesmo plano das órbitas das duas estrelas, pelo menos um dos discos encontra-se desalinhado de modo significativo.

 Rachel Akeson do Exoplanet Science Institute da NASA, no California Institute of Technology, EUA, comentou:

Este desalinhamento bastante claro deu-nos uma visão interessante deste sistema binário jovem. Embora existam observações anteriores que indicam que estes tipos de sistemas desalinhados existem, as novas observações ALMA do HK Tauri mostram de forma muito mais clara o que realmente se passa em um destes sistemas.

As estrelas e planetas são gerados a partir de vastas nuvens de gás e poeira. À medida que o material nestas nuvens se contrai sob o efeito da gravidade, a nuvem começa a rodar até que a maioria do gás e da poeira se encontra num disco protoplanetário aplainado que gira em torno da protoestrela central recém nascida.

No entanto, no caso de sistemas binários como o HK Tauri, este processo se mostra muito mais complexo. Quando as órbitas das estrelas e dos discos protoplanetários não se encontram aproximadamente no mesmo plano, qualquer planeta que se forme acabará em órbitas altamente excêntricas e inclinadas [1].

Jensen explicou:

Os nossos resultados mostram que existem as condições necessárias para modificar as órbitas planetárias e que estas condições estão presentes no momento da formação do planeta, aparentemente devido ao processo de formação de um sistema binário de estrelas. Não podemos pôr de lado outras teorias, mas podemos certamente dizer que uma segunda estrela resolve esta questão.

Uma vez que o ALMA pode examinar os discos protoplanetários de gás e poeira, invisíveis de outro modo, o telescópio deu-nos a oportunidade de ver este sistema binário jovem como nunca tinha sido possível até agora.

Akeson disse:

Uma vez que estamos a observar as fases iniciais de formação com os discos protoplanetários ainda existentes, podemos ver melhor como a matéria se orienta.

No futuro próximo, os investigadores pretendem determinar se este tipo de sistemas é típico ou não. A equipe está consciente que este é um caso individual notável, no entanto são necessários rastreamentos adicionais para determinar se este tipo de desalinhamento é comum na nossa galáxia, a Via Láctea.

Jensen concluiu:

Apesar deste mecanismo ser um enorme passo em frente, não consegue no entanto explicar todas as estranhas órbitas dos planetas extra-solares, pelo simples fato de não existirem companheiras binárias suficientes para que esta seja uma resposta única. Por isso, temos ainda mistérios interessantes por resolver!

Os resultados foram publicados na revista Nature.

Notas

[1] Se as duas estrelas e os seus respetivos discos não se encontrarem todos no mesmo plano, a atração gravitacional de uma das estrelas perturbará o outro disco, fazendo com que este oscile ou sofra precessão e vice versa. Um planeta que se esteja a formar num destes discos será também perturbado pela outra estrela, que inclinará ou deformará a sua órbita.

Fontes

ESO: ALMA Finds Double Star with Weird and Wild Planet-forming Discs

Centauri Dreams: HK Tauri: Misaligned Protoplanetary Disks

Artigo Científico

Misaligned Protoplanetary Disks in a Young Binary System

Nature: Misaligned protoplanetary disks in a young binary star system

._._.

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