Uma equipe japonesa de astrônomos relatou uma forte correlação entre a metalicidade dos discos protoplanetários empoeirados e sua longevidade. A partir dessa constatação, eles propõem que estrelas com baixa metalicidade têm muito menos probabilidade de ter planetas, incluindo gigantes gasosos, devido à vida útil mais curta de seus discos protoplanetários.
Como você provavelmente sabe, o 'metal' é astronômico - fala por algo mais alto na tabela periódica que o hidrogênio e o hélio. A Via Láctea tem um gradiente de metalicidade - onde a metalicidade cai acentuadamente quanto mais você avança. Na galáxia externa extrema, a cerca de 18 kiloparsecs do centro, a metalicidade das estrelas é de apenas 10% da do Sol (que fica a 8 kiloparsecs - ou cerca de 25.000 anos-luz - do centro).
Este estudo comparou aglomerados de estrelas jovens em viveiros estelares com metalicidade relativamente alta (como a nebulosa de Orion) contra aglomerados mais distantes na galáxia externa dentro de viveiros de baixa metalicidade (como Digel Cloud 2).
As conclusões do estudo baseiam-se no pressuposto de que a emissão de radiação de estrelas com discos protoplanetários densos terá um excesso de comprimentos de onda próximos e médios ao infravermelho. Isso ocorre principalmente porque a estrela aquece seu disco protoplanetário circundante, fazendo com que ele irradie em infravermelho.
A equipe de pesquisa usou o telescópio Subaru de 8,2 metros e um procedimento chamado fotometria JHK para identificar uma medida que eles chamaram de 'fração de disco', representando a densidade do disco protoplanetário (conforme determinado pelo excesso de radiação infravermelha). Eles também usaram outra medida de relação massa-luminosidade estabelecida para determinar a idade dos aglomerados.
A representação gráfica da fração de disco ao longo da idade para populações de estrelas de metalicidade equivalentes ao Sol versus populações de estrelas de baixa metalicidade na galáxia externa sugere que os discos protoplanetários dessas estrelas de baixa metalicidade se dispersam muito mais rapidamente.
Os autores sugerem que o processo de foto-evaporação pode estar subjacente à menor vida útil dos discos de baixo metal - onde o impacto dos fótons é suficiente para dispersar rapidamente hidrogênio e hélio de baixa massa atômica, enquanto a presença de metais de maior peso atômico pode desviar esses fótons e, portanto, sustentar um disco protoplanetário por um período mais longo.
Como os autores apontam, a menor vida útil dos discos de baixa metalicidade reduz a probabilidade de formação de planetas. Embora os autores evitem muito mais especulações, as implicações dessa relação parecem ser que, além de esperar encontrar menos planetas em torno das estrelas em direção à borda externa da galáxia - também podemos esperar encontrar menos planetas em torno de qualquer população antiga II estrelas que também se formariam em ambientes de baixa metalicidade.
De fato, essas descobertas sugerem que os planetas, mesmo gigantes gasosos, podem ter sido extremamente raros no universo primitivo - e só se tornaram comuns posteriormente na evolução do universo - depois que os processos de nucleossíntese estelar haviam semeado adequadamente o cosmos com metais.
Leitura adicional: Yasui, C., Kobayashi, N., Tokunaga, A., Saito, M. e Tokoku, C.
Vida útil curta de discos protoplanetários em ambientes de baixa metalicidade
