Conceito artístico de planeta semelhante a Júpiter orbitando uma estrela. Crédito da imagem: NASA Clique para ampliar
Usando o Telescópio Espacial Spitzer da NASA, uma equipe de astrônomos liderada pela Universidade de Rochester detectou lacunas em torno dos discos empoeirados em torno de duas estrelas muito jovens, o que sugere que planetas gigantes gasosos se formaram lá. Há um ano, esses mesmos pesquisadores encontraram evidências do primeiro "planeta bebê" em torno de uma estrela jovem, desafiando os modelos de formação de planeta gigante da maioria dos astrofísicos.
As novas descobertas na edição de 10 de setembro do Astrophysical Journal Letters não apenas reforçam a idéia de que planetas gigantes como Júpiter se formam muito mais rápido do que os cientistas tradicionalmente esperavam, mas uma das estrelas envoltas em gás, chamada GM Aurigae, é análoga à nossa. sistema solar. Com apenas 1 milhão de anos, a estrela oferece uma janela única de como nosso próprio mundo pode ter surgido.
"O GM Aurigae é essencialmente uma versão muito mais jovem do nosso Sol, e a lacuna em seu disco é aproximadamente do mesmo tamanho do espaço ocupado por nossos próprios planetas gigantes", diz Dan Watson, professor de física e astronomia da Universidade de Rochester e líder da equipe de pesquisa Spitzer IRS Disks. "Olhar para ele é como ver fotos de bebês do nosso Sol e do sistema solar exterior", diz ele.
"Os resultados representam um desafio às teorias existentes sobre a formação de planetas gigantes, especialmente aquelas nas quais os planetas se acumulam gradualmente ao longo de milhões de anos", diz Nuria Calvet, professora de astronomia da Universidade de Michigan e principal autora do artigo. "Estudos como este nos ajudarão a entender melhor como nossos planetas externos, assim como outros no universo, se formam".
Os novos “planetas bebês” vivem dentro das clareiras que eles vasculharam nos discos ao redor das estrelas DM Tauri e GM Aurigae, a 420 anos-luz de distância na constelação de Touro. Suspeita-se há muitos anos que esses discos possuem orifícios centrais que podem ser causados pela formação do planeta. Os novos espectros, no entanto, não deixam dúvidas: as lacunas são tão vazias e pontiagudas que a formação planetária é de longe a explicação mais razoável para sua aparência.
Os novos planetas ainda não podem ser vistos diretamente, mas o instrumento Spitzer Infrared Spectrograph (IRS) mostrou claramente que faltava uma área de poeira ao redor de certas estrelas, sugerindo fortemente a presença de um planeta ao redor de cada um. A poeira em um disco protoplanetário é mais quente no centro, perto da estrela e, assim, irradia a maior parte de sua luz em comprimentos de onda mais curtos que os alcances externos mais frios do disco. A equipe do IRS Disks descobriu que havia um déficit abrupto de luz irradiando em todos os comprimentos de onda infravermelhos curtos, sugerindo fortemente que a parte central do disco estava ausente. Essas estrelas são muito jovens para padrões estelares, com cerca de um milhão de anos, ainda cercadas por seus discos de gás embrionário. A única explicação viável para a ausência de gás que pode ocorrer durante o curto período de vida da estrela é que um planeta - provavelmente um gigante gasoso como o nosso Júpiter - está orbitando a estrela e gravitacionalmente "varrendo" o gás a essa distância da estrela. Estrela.
Assim como nas descobertas do planeta jovem do ano passado, essas observações representam um desafio para todas as teorias existentes sobre a formação de planetas gigantes, especialmente as dos modelos de “núcleo de acreção” nos quais esses planetas são construídos pelo acúmulo de corpos menores, que exigem muito mais tempo para construir um planeta gigante do que a idade desses sistemas.
A equipe do IRS Disks descobriu algo mais curioso sobre o GM Aurigae. Em vez de uma simples limpeza central do disco de poeira, como nos outros casos estudados, o GM Aurigae possui uma lacuna clara em seu disco que separa um disco externo denso e empoeirado de um interior tênue. Isso pode ser um estágio intermediário, pois o novo planeta limpa a poeira que o cerca e leva a uma limpeza central completa como os outros discos do "planeta bebê", ou pode ser o resultado de vários planetas se formarem em pouco tempo e varrerem a poeira de uma maneira mais complexa.
O GM Aurigae tem 1,05 vezes a massa do nosso Sol - um gêmeo próximo - então ele se tornará uma estrela muito semelhante ao Sol. Se fosse sobreposto ao nosso próprio Sistema Solar, a lacuna descoberta se estenderia aproximadamente da órbita de Júpiter (460 milhões de milhas) até a órbita de Urano (1,7 bilhões de milhas). Esse é o mesmo intervalo em que os planetas gigantes de gás em nosso próprio sistema aparecem. Pequenos planetas não gigantes de gás, mundos rochosos como a Terra, não varreriam tanto material e, portanto, não seriam detectáveis pela ausência de poeira.
O Telescópio Espacial Spitzer foi lançado em órbita em 25 de agosto de 2003. A equipe de pesquisa do IRS Disks é liderada por membros que construíram o Espectrógrafo Infravermelho de Spitzer e inclui astrônomos da Universidade de Rochester, Universidade de Cornell, Universidade de Michigan, Universidade Nacional Autônoma. Universidade do México, Universidade da Virgínia, Ithaca College, Universidade do Arizona e UCLA. O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, em Pasadena, Califórnia, gerencia a missão do Telescópio Espacial Spitzer para a Diretoria de Missões Científicas da NASA, em Washington. As operações científicas são conduzidas no Spitzer Science Center, no California Institute of Technology, também em Pasadena.
