Os astrónomos captaram, pela primeira vez, uma imagem detalhada de sistemas planetários numa era há muito envolta em mistério. O levantamento ARKS (ALMA Survey to Resolve exoKuiper Belt Substructures), utilizando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), produziu as imagens mais nítidas de sempre de 24 discos de detritos, as cinturas poeirentas deixadas após a formação dos planetas. Estes discos são o equivalente cósmico da adolescência dos sistemas planetários - um pouco mais maduros do que os discos recém-formados, mas que ainda não se estabeleceram na idade adulta.

Um elo em falta nos álbuns planetários de família

"Vimos muitas vezes as 'fotografias de bebé' de planetas em formação, mas até agora, os 'anos de adolescência' eram um elo em falta", diz Meredith Hughes, professora associada de astronomia na Universidade de Wesleyan e coinvestigadora principal deste estudo.

O homólogo desta fase, no nosso Sistema Solar, é a Cintura de Kuiper, um anel de detritos gelados para lá de Neptuno que preserva um registo de colisões massivas e migrações planetárias de há milhares de milhões de anos. Ao estudar 24 cinturas exoplanetárias de detritos, a equipa do ARKS abriu uma janela para o que o nosso Sistema Solar viveu quando a Lua se estava a formar e quando os planetas se "acotovelavam" pelos seus lugares finais e, por vezes, trocavam de órbitas!

Discos adolescentes: difíceis de "fotografar", impossíveis de ignorar

Os discos de detritos são ténues, centenas ou mesmo milhares de vezes mais escuros do que os discos brilhantes e ricos em gás onde os planetas nascem. A equipa ARKS ultrapassou estes desafios e produziu imagens destes discos com um detalhe sem precedentes. Tal como adolescentes que não querem ser fotografados, estes discos ténues conseguiram esconder-se dos astrónomos durante anos. Mas, graças ao ALMA, os astrónomos podem agora ver as suas estruturas complexas: cinturas com múltiplos anéis, halos largos e planos, orlas acentuadas e até arcos e aglomerados inesperados.

"Estamos a ver uma verdadeira diversidade - não apenas anéis simples, mas cinturas com múltiplos anéis, halos e fortes assimetrias, revelando um capítulo dinâmico e violento das histórias planetárias", acrescenta Sebastián Marino, líder do programa ARKS e professor associado da Universidade de Exeter.

Destaques e "inéditos" do ARKS

• Um novo padrão de referência: o ARKS é o maior levantamento de alta resolução de discos de detritos, semelhante a um "levantamento DSHARP (Disk Substructures at High Angular Resolution Project) mas para discos de detritos", estabelecendo um novo padrão de ouro;
• Uma juventude dinâmica e violenta: cerca de um-terço dos discos observados mostram subestruturas claras (múltiplos anéis ou divisões distintas), sugerindo características herdadas de fases anteriores de construção planetária ou esculpidas por planetas em escalas de tempo muito mais longas;
• Diversidade inesperada: enquanto alguns discos herdam estruturas intrincadas dos seus primeiros anos, outros amadurecem e espalham-se em cinturas largas, semelhantes à forma como esperamos que o Sistema Solar se tenha desenvolvido;
• Pistas para a "agitação" planetária: muitos discos mostram evidências de zonas de tranquilidade e de caos, com regiões verticalmente "inchadas", semelhantes à mistura, no nosso Sistema Solar, de serenos objetos clássicos da Cintura de Kuiper com os espalhados pela migração de Neptuno há muito tempo atrás;
• Surpreendentes sobreviventes de gás: vários discos retêm gás durante muito mais tempo do que o esperado. Nalguns sistemas, o gás remanescente pode moldar a química dos planetas em crescimento, ou mesmo empurrar a poeira para amplos halos;
• Assimetrias e arcos: muitos discos são assimétricos, com arcos brilhantes ou formas excêntricas, sugerindo empurrões gravitacionais de planetas não observados, cicatrizes de nascimento remanescentes da migração planetária ou interações entre o gás e a poeira;
• Divulgação pública de dados: todas as observações do ARKS e os dados processados estão a ser disponibilizados gratuitamente aos astrónomos de todo o mundo, permitindo novas descobertas.

Implicações: o Sistema Solar foi outrora um local frenético

Os resultados do ARKS mostram que esta fase de adolescência é uma altura de transição e turbulência. "Estes discos registam um período em que as órbitas planetárias estavam a ser alteradas e enormes impactos, como o que forjou a Lua da Terra, estavam a moldar os jovens sistemas solares", diz Luca Matrà, coinvestigador principal do estudo e professor associado do TCD (Trinity College Dublin).

Ao analisar duas dúzias de discos em torno de estrelas de diferentes idades e tipos, o ARKS ajudou a decifrar se as características caóticas são herdadas, esculpidas por planetas ou se resultam de outras forças cósmicas. A resposta a estas questões poderá revelar se a história do nosso Sistema Solar foi única ou a norma.

Olhando para o futuro: à procura de arquitetos planetários

Os resultados do levantamento ARKS são um tesouro para os astrónomos que procuram planetas jovens e que procuram compreender como as famílias de planetas, como a nossa, são construídas e reorganizadas.

"Este projeto dá-nos uma nova lente para interpretar as crateras na Lua, a dinâmica da Cintura de Kuiper e o crescimento de planetas grandes e pequenos. É como acrescentar as páginas que faltam ao álbum de família do Sistema Solar", acrescenta Hughes.

// Observatório ALMA (comunicado de imprensa)
// NRAO (comunicado de imprensa)
// Instituto Max Planck de Astronomia (comunicado de imprensa)
// Universidade de Wesleyan (comunicado de imprensa)
// Universidade de Exeter (comunicado de imprensa)
// TCD (comunicado de imprensa)

Artigos científicos do levantamento ARKS:
// Artigo científico #1 (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico #2 (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico #3 (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico #4 (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico #5 (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico #6 (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico #7 (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico #8 (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico #9 (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico #10 (Astronomy & Astrophysics)

Quer saber mais?

Disco de detritos:
Wikipedia

Cintura de Kuiper:
Centro de Planetas Menores da UAI
NASA 
Wikipedia

Levantamento ARKS (ALMA Survey to Resolve exoKuiper Belt Substructures):
Página principal

ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array):
Página principal
ALMA (NRAO)
ALMA (ESO)
Wikipedia