A 370 anos-luz de distância de nós, um sistema solar está produzindo planetas bebês. A estrela no centro de tudo isso é jovem, com apenas 6 milhões de anos. E seus bebês são dois planetas enormes, provavelmente ambos gigantes gasosos, alimentando-se de matéria gasosa do disco circunsolar da estrela.
A estrela hospedeira neste sistema é chamada PDS 70. O PDS 70 é um pouco menor e menos massivo que o nosso Sol, e ainda está acumulando matéria em si. Esta jovem estrela é uma estrela do T Tauri, o que basicamente significa que eles são muito jovens e estão apenas começando na vida. Por ser tão jovem, os planetas ainda estão em processo de formação em órbita ao redor dele. E ver planetas nascentes ainda se formando é algo que os astrônomos só agora estão começando a se tornar bons.
"Esta é a primeira detecção inequívoca de um sistema de dois planetas que cria uma lacuna de disco".
Julien Girard, Instituto de Ciências do Telescópio Espacial.
O que torna as imagens desses planetas jovens, ainda em formação, interessantes é que elas são evidências que sustentam nossa teoria de longa data de como os planetas se formam nos jovens sistemas solares. Essa teoria é chamada de Hipótese Nebular e existe há décadas, mas sem a evidência observacional para apoiá-la.
A hipótese nebular
As estrelas se formam a partir de nuvens maciças, principalmente de hidrogênio, chamadas nuvens moleculares. As nuvens moleculares são gravitacionalmente instáveis e o gás tende a se agrupar. Eventualmente, um desses grupos começa a bola de neve e fica cada vez maior. Ao fazê-lo, a nuvem se achata como uma panqueca e começa a girar, e quando o aglomerado central se torna denso o suficiente, ele se inflama em uma fusão e uma estrela nasce. Muitas estrelas estão em sistemas binários, quando duas estrelas se formam a partir da nuvem molecular.
Mas a estrela no centro não é o único grupo. Outros aglomerados menores se formam no gás rotativo e podem formar planetas. Alguns dos planetas gasosos, como Júpiter e Saturno em nosso próprio Sistema Solar, podem ficar realmente grandes. (Os astrônomos às vezes se referem a Júpiter e Saturno como "estrelas fracassadas" porque estavam a caminho de se tornar estrelas, mas não conseguiam chegar lá.)
Se você pudesse congelar o processo lá, veria uma estrela jovem no centro de uma nuvem plana e rotativa de gás. Mas no gás você via lacunas em forma de anel, onde os planetas estão ocupados varrendo o material e se tornando, bem, planetas. Esse processo é chamado de acréscimo. E não é mais uma nuvem molecular, agora é chamada de "disco protoplanetário", porque é uma forma de disco e protoplanetas estão se formando nela.
E é exatamente isso que os astrônomos veem.
Vendo os planetas reais
O que é interessante nessas novas imagens é que não apenas podemos ver as lacunas e anéis que sinalizam a presença de um planeta, mas também os próprios planetas. E é apenas a segunda vez que, com certeza, vimos um sistema de dois planetas lacunas no disco. (Um sistema de quatro planetas chamado HR 8799 foi fotografado em 2008.)
"Ficamos muito surpresos quando encontramos o segundo planeta."
Sebastiaan Haffert, Autor Principal, Observatório de Leiden.
"Esta é a primeira detecção inequívoca de um sistema de dois planetas que cria uma lacuna de disco", disse Julien Girard, do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial, em Baltimore, Maryland.
Neste novo estudo, publicado na edição de 3 de junho da Nature Astronomy, a equipe de astrônomos usou o espectrômetro MUSE no Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul.
Ver dentro de um disco protoplanetário é uma tarefa difícil. Não apenas a estrela é realmente brilhante, dominando a imagem, mas todo o gás e poeira no disco podem bloquear a luz proveniente dos planetas em formação. O instrumento MUSE tem o poder de bloquear a luz emitida pelo hidrogênio na nuvem, que é um sinal de hidrogênio se acumulando em planetas ainda em formação.
"Ficamos muito surpresos quando encontramos o segundo planeta", disse Sebastiaan Haffert, do Observatório de Leiden, principal autor do artigo.
“Com instalações como ALMA, Hubble ou grandes telescópios ópticos terrestres com óptica adaptativa, vemos discos com anéis e lacunas por toda parte. A questão em aberto foi: existem planetas lá? Nesse caso, a resposta é sim ”, explicou Girard.
O que a equipe viu foi um planeta chamado PDS 70c. (Outro planeta no mesmo sistema, chamado PDS 70b, foi descoberto pela primeira vez cerca de um ano atrás.)
O novo planeta, PDS 70c, fica próximo à borda externa do disco e a aproximadamente 5,3 bilhões de quilômetros da estrela. Essa é a mesma distância que Netuno está do Sol. Os astrônomos têm apenas estimativas preliminares da massa do planeta, mas estimam que o PDS 70c é entre 1 a 10 vezes mais massivo que Júpiter.
O planeta descoberto anteriormente, PDS 70b, fica a cerca de 3 bilhões de quilômetros da estrela, o mesmo que Urano em nosso Sistema Solar. Sua massa é entre 4 a 17 vezes a massa de Júpiter.
Agora esperamos. Para o telescópio James Webb
Obter imagens desses jovens exoplanetas é um acidente feliz para o espectrógrafo MUSE. O instrumento foi desenvolvido inicialmente para estudar galáxias e aglomerados de estrelas. Mas, como se vê, é bom em detectar exoplanetas no processo de formação. E esse acidente ajudou a mover a hipótese nebular da hipótese para a teoria aceita.
“Esse novo modo de observação foi desenvolvido para estudar galáxias e aglomerados de estrelas com maior resolução espacial. Mas esse novo modo também o torna adequado para imagens de exoplanetas, que não eram o driver científico original para o instrumento MUSE ”, disse Haffert.
No futuro, (o futuro que continua se atrasando), o Telescópio Espacial James Webb (JWST) avançará o estudo de jovens planetas formados nesses discos. Terminada a espera interminável por esse telescópio espacial avançado, seu poder deve permitir que os astrônomos se concentrem em comprimentos de onda muito específicos da luz emitida pelo acréscimo de hidrogênio.
Isso significa que os cientistas serão capazes de medir a temperatura do gás hidrogênio no disco, bem como sua densidade. Conhecer essas duas coisas nos ajudará a realmente entender como se formam os planetas gigantes gasosos.
Mas, por enquanto, pelo menos temos imagens dos planetas, e quando os astrônomos olham para a galáxia e vêem esses jovens sistemas estelares e as lacunas nos discos, eles podem ter certeza de que realmente existem planetas lá.
