ALMA revela evidências convincentes da presença de dois exoplanetas recém-nascidos orbitando a jovem estrela HD 163296

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Ilustração do disco protoplanetário que envolve a jovem estrela HD 163296. Através do estudo dos perfis da poeira (tons castanhos) e do gás CO (monóxido de carbono em tons de azul) do disco, os astrônomos descobriram evidências incontestáveis da formação de dois exoplanetas nas lacunas exteriores. Créditos: B. Saxton, NRAO/AUI/NSF

Cada vez mais os astrônomos têm confirmações de que nossa Galáxia possui uma pletora de exoplanetas, que vão desde mundos rochosos do tipo da nossa Terra até gigantes gasosos maiores do que Júpiter. A grande maioria desses exoplanetas consiste de objetos que orbitam estrelas maduras em sistemas planetários plenamente evoluídos.

Agora, novas observações fornecidas pelo complexo de radiotelescópios ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) fornecem evidências convincentes de que dois exoplanetas recém-nascidos, cada um do tamanho de Saturno, estão em órbita de uma jovem estrela de nome HD 163296. Estes exoplanetas, que aparentemente ainda não estão completamente formados, foram revelados pela dupla impressão têm deixado nas porções de gás e poeira do disco protoplanetário estelar.

As observações prévias de outros sistemas estelares jovens tem ajudado a reformular a nossa compreensão da formação de exoplanetas. Por exemplo, as imagens capturadas pelo ALMA dos sistemas HL Tauri e TW Hydrae revelaram lacunas impressionantes e estruturas anulares proeminentes nos discos empoeirados das estrelas. Estas características podem ser os primeiros sinais convincentes do provável nascimento de exoplanetas. Surpreendentemente, estes sinais aparecem em redor de estrelas muito mais jovens do que os astrônomos achavam ser possível, sugerindo que a formação planetária pode ter início logo após a formação de um disco protoplanetário.

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Imagem capturada pelo sistemas de radiotelescópios ALMA do disco protoplanetário que envolve estrela HD 163296. Novas observações sugerem que os dois exoplanetas, cada qual com tamanho similar ao de Saturno, estão em órbita da estrela hospedeira. Estes exoplanetas, que ainda não se formaram completamente, foram revelados pela dupla impressão que deixam nas porções de gás e poeira no disco protoplanetário de HD 163296. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); A. Isella; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Andrea Isella, astrônoma da Universidade Rice em Houston, Texas, EUA, autora principal do artigo publicado em Physical Review Letters, declarou:

O ALMA tem nos mostrado imagens surpreendentes e nunca antes vistas de anéis e lacunas envolvendo estrelas jovens que podem ser evidências características da formação de exoplanetas. No entanto, como estávamos apenas olhando para a poeira nos discos com detalhe suficiente, não tínhamos a certeza do que criava essas características.

Agora, ao analisar o sistema HD 163296, o time de pesquisa utilizou o complexo do ALMA para traçar, pela primeira vez, a distribuição tanto dos componentes de poeira como do gás CO (monóxido de carbono) no disco protoplanetário com aproximadamente o mesmo nível de detalhe.

Estas observações revelaram três lacunas distintas no disco protoplanetário de HD 163296. A primeira divisão está localizada aproximadamente a 60 UA [1] da estrela central, o que seria aproximadamente equivalente à distância entre o Sol e Netuno. As outras duas lacunas estão a 100 UA e a 160 UA da estrela central, equivalente a uma distância bem superior a do Cinturão de Kuiper do nosso Sistema Solar, a região que abriga uma grande família de corpos gelados além da órbita de Netuno.

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Essa composição revela o disco protoplanetário que circunda a jovem estrela HD 163296. A área interior, avermelhada, mostra a poeira do disco protoplanetário. O mais largo e azulado disco é composto pelo gás CO (monóxido de carbono) no sistema. O complexo de radiotelescópios ALMA observou que nas duas divisões exteriores, há uma diminuição significativa na concentração de monóxido de carbono, sugerindo que dois exoplanetas estão sendo formados. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); A. Isella; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)171

Usando a poderosa capacidade do ALMA em detectar o tênue “brilho” do comprimento de onda milimétrico emitido por moléculas de gás, Isella e seu time descobriram que existe também uma redução apreciável na quantidade de CO nas duas divisões exteriores da poeira.

Através da observação das mesmas características tanto nos componentes gasosos como nos componentes poeirentos do disco, os astrônomos alegaram que encontraram evidências convincentes para a existência de dois exoplanetas em coalescência incrivelmente longe da estrela central.

Na lacuna mais próxima da estrela, o time encontrou pouca ou nenhuma diferença na concentração do gás CO (monóxido de carbono) em comparação com o disco empoeirado circunvizinho. Isto significa que a lacuna mais interior poderá ter sido produzida por algo que não seja um exoplaneta emergente.

Andrea Isella completou:

A poeira e o gás se comportam de forma distinta ao redor de estrelas jovens. Sabemos, por exemplo, que existem certos processos químicos e físicos que podem produzir estruturas anulares na poeira como as vistas anteriormente. Nós certamente pensamos que estas estruturas podem ser o resultado de um exoplaneta nascente através da poeira, mas simplesmente não podemos excluir outras possíveis explicações. As nossas novas observações fornecem evidências intrigantes de que exoplanetas estão, de fato, nascendo em torno dessa estrela jovem.

HD 163296 existe há cerca de 5 milhões de anos e possui aproximadamente o dobro da massa do Sol. Essa estrela reside a aproximadamente 400 anos-luz da Terra na direção da constelação de Sagitário.