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Novas observações mostram disco formador de planetas dilacerado por suas três estrelas centrais
Nosso sistema solar é notavelmente plano, com todos os planetas orbitando no mesmo plano.
Por ESO - 03/09/2020


O ALMA, do qual o ESO é um parceiro, e o instrumento SPHERE no Very Large Telescope do ESO criaram imagens de GW Orionis, um sistema estelar triplo com uma região interna peculiar. As novas observações revelaram que este objeto tem um disco em formação de planetas deformado com um anel desalinhado. Em particular, a imagem SPHERE (painel direito) permitiu aos astrônomos ver, pela primeira vez, a sombra que este anel projeta no resto do disco. Isso os ajudou a descobrir a forma 3D do anel e do disco em geral. O painel esquerdo mostra uma impressão artística da região interna do disco, incluindo o anel, que é baseada na forma 3D reconstruída pela equipe. Crédito: ESO / L. Calçada, Exeter / Kraus et al.

Uma equipe de astrônomos identificou a primeira evidência direta de que grupos de estrelas podem separar seu disco formador de planetas, deixando-o deformado e com anéis inclinados. Esta nova pesquisa sugere que planetas exóticos, não muito diferentes de Tatooine em Star Wars, podem se formar em anéis inclinados em discos dobrados ao redor de várias estrelas. Os resultados foram possíveis graças às observações com o Very Large Telescope do European Southern Observatory (ESO's VLT) e o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA).

Nosso sistema solar é notavelmente plano, com todos os planetas orbitando no mesmo plano. Mas este não é o caso para todos os sistemas estelares, especialmente para discos formadores de planetas em torno de estrelas múltiplas , como o objeto do novo estudo: GW Orionis. Este sistema, localizado a pouco mais de 1300 anos-luz de distância na constelação de Orion, tem três estrelas e um disco deformado e quebrado ao seu redor.

"Nossas imagens revelam um caso extremo em que o disco não é plano, mas está empenado e tem um anel desalinhado que se separou do disco", disse Stefan Kraus, professor de astrofísica da Universidade de Exeter, no Reino Unido, que liderou a pesquisa publicada hoje na revista Science . O anel desalinhado está localizado na parte interna do disco, próximo às três estrelas.

A nova pesquisa também revela que este anel interno contém 30 massas terrestres de poeira, o que poderia ser o suficiente para formar planetas. "Todos os planetas formados dentro do anel desalinhado orbitarão a estrela em órbitas altamente oblíquas e prevemos que muitos planetas em órbitas oblíquas de grande separação serão descobertos em futuras campanhas de imagens de planetas, por exemplo com o ELT", disse o membro da equipe Alexander Kreplin da Universidade de Exeter, referindo-se ao Extremely Large Telescope do ESO, que está planejado para começar a operar no final desta década. Como mais da metade das estrelas no céu nascem com uma ou mais companheiras, isso levanta uma perspectiva excitante: pode haver uma população desconhecida de exoplanetas que orbitam suas estrelas em órbitas muito inclinadas e distantes.

Para chegar a essas conclusões, a equipe observou GW Orionis por mais de 11 anos. A partir de 2008, eles usaram os instrumentos AMBER e, posteriormente, GRAVITY no interferômetro VLT do ESO no Chile, que combina a luz de diferentes telescópios VLT, para estudar a dança gravitacional das três estrelas do sistema e mapear suas órbitas. “Descobrimos que as três estrelas não orbitam no mesmo plano, mas suas órbitas estão desalinhadas entre si e com relação ao disco”, diz Alison Young, das Universidades de Exeter e Leicester, e um membro da equipe.
 
Eles também observaram o sistema com o instrumento SPHERE no VLT do ESO e com o ALMA, do qual o ESO é um parceiro, e conseguiram fazer a imagem do anel interno e confirmar seu desalinhamento. A ESFERA do ESO também permitiu-lhes ver, pela primeira vez, a sombra que este anel projeta no resto do disco. Isso os ajudou a descobrir a forma 3D do anel e do disco geral.

Imagens do disco ao redor do GW Orionis, em emissão de poeira térmica (painéis A e B)
e luz difusa (painéis C e D). Crédito: Kraus et al., Science (2020)

A equipe internacional, que inclui pesquisadores do Reino Unido, Bélgica, Chile, França e Estados Unidos, combinou suas observações exaustivas com simulações de computador para entender o que havia acontecido com o sistema. Pela primeira vez, eles foram capazes de vincular claramente os desalinhamentos observados ao "efeito de ruptura de disco" teórico, que sugere que a atração gravitacional conflitante de estrelas em planos diferentes pode deformar e quebrar seus discos.

Suas simulações mostraram que o desalinhamento nas órbitas das três estrelas poderia fazer com que o disco ao redor delas se dividisse em anéis distintos, que é exatamente o que eles veem em suas observações. A forma observada do anel interno também corresponde às previsões de simulações numéricas sobre como o disco se rasgaria.

Curiosamente, outra equipe que estudou o mesmo sistema usando ALMA acredita que outro ingrediente é necessário para entender o sistema. "Achamos que a presença de um planeta entre esses anéis é necessária para explicar por que o disco se partiu", diz Jiaqing Bi, da Universidade de Victoria, no Canadá, que liderou um estudo de GW Orionis publicado no Astrophysical Journal Letters em maio deste ano . Sua equipe identificou três anéis de poeira nas observações do ALMA, sendo o anel mais externo o maior já observado em discos formadores de planetas.

Observações futuras com o ELT do ESO e outros telescópios podem ajudar os astrônomos a desvendar totalmente a natureza de GW Orionis e revelar jovens planetas se formando em torno de suas três estrelas.

Esta pesquisa foi apresentada no artigo "Um sistema de estrelas triplas com um disco circunstelar desalinhado e empenado em forma de ruptura do disco" publicado na Science  

 

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