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NOVAS OBSERVAÇÕES MOSTRAM DISCO DE FORMAÇÃO PLANETÁRIA DESFEITO PELAS SUAS TRÊS ESTRELAS CENTRAIS
8 de setembro de 2020

 


Com o auxílio do ALMA, do qual o ESO é parceiro, e do instrumento SPHERE montado no VLT do ESO, foram obtidas imagens de GW Orionis, um sistema estelar triplo com uma região interna peculiar. As novas observações revelaram que este objeto possui um disco de formação planetária distorcido com um anel desalinhado. Em particular, a imagem obtida pelo SPHERE (à direita) permitiu aos astrónomos observar pela primeira vez a sombra que este anel lança sobre o resto do disco, o que ajudou a determinar a forma tridimensional do anel e do disco em geral. A imagem da esquerda mostra uma impressão artística da região interna do disco, incluindo o anel, baseada na forma tridimensional reconstruída pela equipa.
Crédito: ESO/L. Calçada, Exeter/Kraus et al.

 

Uma equipa de astrónomos encontrou a primeira evidência direta de que grupos de estrelas podem desfazer os seus discos de formação planetária, deixando-os distorcidos e com anéis inclinados. Este novo trabalho de investigação sugere que planetas exóticos, talvez parecidos a Tatooine do filme "Star Wars", se podem formar em anéis inclinados em discos distorcidos em torno de estrelas múltiplas. Estes resultados foram obtidos graças a observações levadas a cabo com o VLT (Very Large Telescope) do ESO e com o ALMA (Atacama large Millimeter/submillimeter Array).

O nosso Sistema Solar é notavelmente plano, com os planetas a orbitar todos no mesmo plano. No entanto, este não é sempre o caso, especialmente em discos de formação planetária situados em torno de estrelas múltiplas, tal como acontece com o objeto deste novo estudo: GW Orionis. Este sistema, situado a cerca de 1300 anos-luz de distância da Terra na constelação de Orionte, tem três estrelas e um disco partido deformado que as circunda.

"As nossas imagens revelam um caso extremo onde o disco não é de modo nenhum plano, mas sim distorcido e com um anel desalinhado que se separou do disco," explica Stefan Kraus, professor de astrofísica na Universidade de Exeter no Reino Unido, que liderou este trabalho de investigação publicado a semana passada na revista Science. O anel desalinhado situa-se na parte interna do disco, próximo das três estrelas.

Este trabalho revela também que o anel interior contém 30 massas terrestres de poeira, o que pode ser suficiente para formar planetas. "Qualquer planeta que se forme no seio do anel desalinhado irá orbitar as estrelas em órbitas muito oblíquas. Prevemos descobrir muitos planetas em órbitas oblíquas bastante separadas em futuras campanhas de obtenção de imagens de planetas, por exemplo com o ELT," diz Alexander Kreplin, membro da equipa da Universidade de Exeter, referindo-se ao Extremely Large Telescope do ESO, previsto para começar a trabalhar em meados desta década. O facto de mais de metade das estrelas no céu nascer com uma ou mais companheiras, gera expectativas interessantes: a possível existência de uma população desconhecida de exoplanetas que orbitam as suas estrelas em órbitas muito inclinadas e distantes.

Para chegar a estas conclusões, a equipa observou GW Orionis durante 11 anos. A campanha começou em 2008 com o instrumento AMBER e posteriormente com o GRAVITY, ambos montados no Interferómetro do VLT do ESO, o qual combina a radiação recolhida por diferentes telescópios do VLT. Estes instrumentos foram utilizados para estudar a dança gravitacional das três estrelas do sistema e mapear as suas órbitas. "Descobrimos que as três estrelas não orbitam no mesmo plano, mas têm as suas órbitas desalinhadas relativamente umas às outras e relativamente ao disco," explica Alison Young, também membro da equipa das Universidades de Exeter e Leicester.

Os cientistas observaram também este sistema com o instrumento SPHERE, montado no VLT, e com o ALMA, do qual o ESO é um parceiro, tendo conseguido obter imagens do anel interior, o que confirmou o seu desalinhamento. O SPHERE do ESO também lhes permitiu ver pela primeira vez a sombra que este anel lança no resto do disco, o que ajudou a determinar a forma tridimensional do anel e do disco em geral.

A equipa internacional, que inclui investigadores do Reino Unido, Bélgica, Chile, França e Estados Unidos, combinou seguidamente as suas observações exaustivas com simulações de computador para compreender o que tinha acontecido ao sistema. Pela primeira vez, foi possível fazer a ligação de forma inequívoca entre os desalinhamentos observados e o "efeito teórico de disco desfeito", o que sugere que a atração gravitacional conflituosa das estrelas nos diferentes planos pode efetivamente distorcer e partir os discos.

As simulações mostraram que o desalinhamento das órbitas das três estrelas pode fazer com que o disco que as rodeia se parta em anéis distintos, o que é exatamente o que vemos nestas observações. A forma observada do anel interior corresponde também às previsões de simulações numéricas de como o disco se parte nestas condições.

Curiosamente, outra equipa, que estudou o mesmo sistema com o auxílio do ALMA, pensa que é necessário outro ingrediente para explicar este sistema. "Pensamos que é necessária a presença de um planeta entre estes anéis para explicar porque é que o disco se partiu," diz Jiaqing Bi da Universidade Victoria no Canadá, que liderou um estudo sobre GW Orionis publicado em maio deste ano na revista da especialidade The Astrophysical Journal. Esta equipa identificou três anéis de poeira nas observações ALMA, com o anel mais exterior a ser o maior alguma vez observado em discos de formação planetária.

Observações futuras com o ELT do ESO e outros telescópios poderão ajudar os astrónomos a desvendar completamente a natureza de GW Orionis e a revelar planetas jovens em formação em torno das suas três estrelas.

 

 


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Com o auxílio do ALMA, do qual o ESO é parceiro, e do instrumento SPHERE montado no VLT do ESO, foram obtidas imagens de GW Orionis, um sistema estelar triplo com uma região interna peculiar. Contrariamente aos discos de formação planetária planos que observamos em torno de muitas estrelas, GW Orionis apresenta um disco distorcido, deformado pelos movimentos das três estrelas no seu centro. A imagem ALMA (à esquerda) mostra a estrutura anelar do disco, com o anel mais interior separado do resto do disco. As observações SPHERE (à direita) permitiram aos astrónomos observar pela primeira vez a sombra que este anel lança sobre o resto do disco, o que tornou possível reconstruir a sua forma distorcida.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), ESO/Exeter/Kraus et al.


Com o auxílio do ALMA, do qual o ESO é parceiro, e do instrumento SPHERE montado no VLT do ESO, foram obtidas imagens de GW Orionis, um sistema estelar triplo com uma região interna peculiar. Contrariamente aos discos de formação planetária planos que observamos em torno de muitas estrelas, GW Orionis apresenta um disco distorcido, deformado pelos movimentos das três estrelas no seu centro. Esta imagem composta mostra ambas as observações, ALMA e SPHERE, do disco. A imagem ALMA mostra a estrutura anelar do disco, com o anel mais interior (parte do qual visível como um ponto alongado mesmo no centro da imagem) separado do resto do disco. As observações SPHERE permitiram aos astrónomos observar pela primeira vez a sombra que este anel lança sobre o resto do disco, o que tornou possível reconstruir a sua forma distorcida.
Crédito: ESO/Exeter/Kraus et al., ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)


// ESO (comunicado de imprensa)
// NRAO (comunicado de imprensa)
// Universidade de Exeter (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Science)
// Artigo científico (PDF)

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