Acredita-se que planetas rochosos como a Terra tenham começado como poeira circundando estrelas recém-nascidas, e pistas sobre a origem dessa poeira chegam até nós nos meteoritos e cometas de hoje, bem como observações de discos circunstelares em torno de estrelas jovens.
Mas o mistério encobriu os detalhes da evolução da poeira e como ela acaba formando objetos maiores. Agora, dois artigos na revista Natureza estão propondo um novo mecanismo para explicá-lo.
O novo mecanismo depende de grãos de poeira cristalina chocados pelo calor, que de alguma forma migraram de onde foram criados - presumivelmente perto do Sol - para o Sistema Solar externo. Por implicação, o mesmo processo deve ocorrer em torno de outras jovens estrelas.
Um trio de hipóteses do passado havia sido proposto para explicar a migração, mas nenhuma delas se encaixava. Eles incluíram, de acordo com o físico Dejan Vinkovic, da Universidade de Split, na Croácia, mistura turbulenta, lançamento balístico de partículas em um vento denso criado pela interação do disco de acreção com o campo magnético da jovem estrela (chamado modelo de vento X), e mistura mediada por braços espirais transitórios em discos marginalmente gravitacionais instáveis. Vinkovic é o autor principal de um dos Natureza papéis.
"A mistura turbulenta requer uma fonte de viscosidade turbulenta eficiente e a instabilidade magnetorotacional é invocada como a candidata mais promissora, mas grandes extensões do disco são consideradas não suficientemente ionizadas para manter essa instabilidade ativa", escreveu ele. "O modelo do vento X baseia-se na noção teórica de configurações de campos magnéticos nas imediações de estrelas pré-sequência-principais e esperanças elevadas são colocadas em observações futuras para resolver essa situação".
E, finalmente, "O modelo de braços em espiral está no domínio das discussões sobre se os números subjacentes, aproximações físicas e suposições sobre as condições iniciais são realistas o suficiente para tornar os resultados plausíveis".
No outro artigo, Peter Abraham, da Academia Húngara de Ciências, e seus colegas descobriram a assinatura de poeira cristalina depois que uma jovem estrela explodiu, enquanto os dados do arquivo não mostravam nenhum sinal antes da explosão.
O artigo de Vinkovic investiga a mistura de grandes partículas de poeira cristalina na nebulosa protoplanetária ao redor do jovem Sol.
A força produzida pela luz que brilha sobre um objeto é um fenômeno bem conhecido chamado pressão de radiação. Não sentimos isso no dia a dia, porque somos massivos demais para que esse efeito seja perceptível. Para partículas muito pequenas, por outro lado, essa força pode ser maior até do que a gravidade que mantém as partículas na órbita ao redor da estrela. Até agora, as investigações foram focadas apenas na pressão de radiação devido à luz das estrelas. Os resultados mostraram que os grãos individuais não viajariam muito e seriam empurrados mais fundo no disco.
Vinkovic relata que a radiação infravermelha proveniente do disco empoeirado pode elevar grãos maiores que um micrômetro para fora do disco interno, onde eles são empurrados para fora pela pressão de radiação estelar enquanto deslizam sobre o disco. Os grãos reinserem o disco nos raios, onde é muito frio para produzir suporte suficiente à pressão de radiação infravermelha para um determinado tamanho de grão e densidade sólida.
No entanto, Vinkovic ressalta que não é apenas a estrela, mas também o disco que brilha. Ao estudar efeitos em grãos protoplanetários de poeira maiores que um micrômetro, comparável ao tamanho de partícula da fumaça do cigarro, Vinkovic descobriu que a intensa luz infravermelha das regiões mais quentes do disco protoplanetário é capaz de empurrar essa poeira para fora do disco. A radiação infravermelha é o que podemos sentir como "calor" em nossa pele. A combinação da pressão de radiação da estrela e do disco cria uma força resultante que permite que os grãos de poeira surfem ao longo da superfície do disco, das regiões interna para a externa do disco.
As temperaturas nesta região quente atingem cerca de 1500 graus Kelvin (2200 graus Fahrenheit), o suficiente para vaporizar partículas de poeira sólidas ou alterar sua estrutura física e química. O mecanismo que Vinkovic descreve em seu artigo transfere essas partículas de poeira alteradas para regiões mais frias do disco, longe da estrela. Isso pode explicar por que os cometas contêm uma combinação intrigante de gelados e partículas alteradas a altas temperaturas. Os astrônomos ficaram perplexos com essa mistura, já que os cometas se formam nas regiões do disco frio a partir de substâncias congeladas como água, dióxido de carbono ou metano. Espera-se, portanto, que as partículas de poeira rochosa que acabam misturadas com gelados nunca experimentem altas temperaturas.
Em um editorial que acompanha os estudos, o astrofísico da Universidade do Missouri, Aigen Li, escreveu que a origem dos silicatos cristalinos nos cometas "tem sido motivo de debate desde a sua primeira detecção há 20 anos".
Enquanto Li tout promete na nova teoria, “Seria interessante ver se outros mecanismos, como a mistura turbulenta e o modelo 'X-wind', carregariam efetivamente grãos submicrométricos, que são emissores eficientes de IR médio, para o exterior e os incorporariam cometas ”, ele escreveu. "Também é possível que alguns - mas não todos - silicatos cristalinos sejam produzidos in situ em coma cometário".
Fonte: comunicado de imprensa da Vinkovic. Assista a uma curta animação mostrando como funciona o novo mecanismo de movimento da poeira proposto.
