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Hubble observa como um planeta gigante cresce
Já fez uma bagunça completa em sua cozinha enquanto assava? Às vezes, pode parecer que a farinha está flutuando no ar, mas depois de adicionar bastante água e formar a massa, o pão fica mais parecido com uma bola.
Por ESA / Centro de Informações Hubble - 29/04/2021


Esta ilustração do exoplaneta PDS 70b recém-formado mostra como o material pode estar caindo no mundo gigante à medida que acumula massa. Ao empregar a sensibilidade à luz ultravioleta (UV) do Hubble, os pesquisadores tiveram uma visão única da radiação de gás extremamente quente caindo no planeta, permitindo-lhes medir diretamente a taxa de crescimento em massa do planeta pela primeira vez. O planeta PDS 70b é circundado por seu próprio disco de gás e poeira que extrai material do disco circunstelar muito maior deste sistema solar. Os pesquisadores levantam a hipótese de que as linhas do campo magnético se estendem de seu disco circunplanetário até a atmosfera do exoplaneta e estão canalizando material para a superfície do planeta. A ilustração mostra uma configuração de acumulação magnetosférica possível, mas a geometria detalhada do campo magnético requer trabalho futuro para sondar. O mundo remoto já acumulou até cinco vezes a massa de Júpiter em um período de cerca de 5 milhões de anos, mas prevê-se que esteja no final de seu processo de formação. PDS 70b orbita a estrela anã laranja PDS 70 a aproximadamente 370 anos-luz da Terra na constelação de Centaurus. Crédito: CIÊNCIA: McDonald Observatory – University of Texas, Yifan Zhou (UT) ILUSTRAÇÃO: NASA, ESA, STScI, Joseph Olmsted (STScI)

Já fez uma bagunça completa em sua cozinha enquanto assava? Às vezes, pode parecer que a farinha está flutuando no ar, mas depois de adicionar bastante água e formar a massa, o pão fica mais parecido com uma bola. Um processo semelhante está em funcionamento em um sistema solar distante conhecido como PDS 70, exceto que a farinha e a água são trocadas por gás e poeira. No caso do planeta PDS 70b, gás e poeira estão lentamente sendo atraídos à medida que este mundo distante acumula massa ao longo de milhões de anos.

Os pesquisadores que usam o Hubble mediram diretamente a taxa de crescimento de massa do PDS 70b pela primeira vez usando as sensibilidades ultravioleta exclusivas do observatório para capturar a radiação de um gás extremamente quente caindo no planeta. O massivo mundo do tamanho de Júpiter orbita aproximadamente à mesma distância de Urano do Sol - embora se arraste através de uma confusão de gás e poeira à medida que se move através do sistema solar . O planeta, que começou a se formar há cerca de 5 milhões de anos, pode estar no final de seu processo de formação. As descobertas dos pesquisadores abrem uma nova maneira de estudar os planetas em formação que podem ajudar outros astrônomos a aprender mais sobre como os planetas gigantes crescem em sistemas solares remotos.

O telescópio espacial Hubble da NASA está dando aos astrônomos uma rara visão de um planeta do tamanho de Júpiter, ainda em formação, que está se alimentando de material ao redor de uma jovem estrela.

"Não sabemos muito sobre como os planetas gigantes crescem", disse Brendan Bowler, da Universidade do Texas em Austin. "Este sistema planetário nos dá a primeira oportunidade de testemunhar o material caindo em um planeta. Nossos resultados abrem uma nova área para essa pesquisa."

Embora mais de 4.000 exoplanetas tenham sido catalogados até agora, apenas cerca de 15 foram diretamente fotografados por telescópios. E os planetas estão tão distantes e pequenos que são simplesmente pontos nas melhores fotos. A nova técnica da equipe para usar o Hubble para obter imagens diretas deste planeta abre uma nova rota para futuras pesquisas sobre exoplanetas, especialmente durante os anos de formação de um planeta.

O Very Large Telescope do European Southern Observatory capturou a primeira
imagem nítida de um planeta em formação, PDS 70b, em torno de uma estrela
anã em 2018. O planeta se destaca como um ponto brilhante à direita do centro da
imagem, que está escurecido por a máscara do coronógrafo usada para bloquear a luz
da estrela central. Crédito: ESO, VLT, André B. Müller (ESO)

Este enorme exoplaneta, denominado PDS 70b, orbita a estrela anã laranja PDS 70, que já é conhecida por ter dois planetas em formação ativa dentro de um enorme disco de poeira e gás que circunda a estrela. O sistema está localizado a 370 anos-luz da Terra, na constelação de Centaurus.

"Este sistema é tão emocionante porque podemos testemunhar a formação de um planeta", disse Yifan Zhou, também da Universidade do Texas em Austin. "Este é o planeta genuíno mais jovem que o Hubble já fotografou diretamente." Com uma juventude de 5 milhões de anos, o planeta ainda está reunindo material e acumulando massa. 
 
A sensibilidade à luz ultravioleta (UV) do Hubble oferece uma visão única da radiação de gás extremamente quente caindo no planeta. "As observações do Hubble nos permitiram estimar a velocidade com que o planeta está ganhando massa", acrescentou Zhou.

As observações UV, que aumentam o corpo de pesquisas sobre este planeta, permitiram à equipe medir diretamente a taxa de crescimento em massa do planeta pela primeira vez. O mundo remoto já atingiu até cinco vezes a massa de Júpiter em um período de cerca de 5 milhões de anos. A atual taxa de acreção medida diminuiu até o ponto em que, se a taxa permanecesse estável por mais um milhão de anos, o planeta aumentaria apenas cerca de 1/100 da massa de Júpiter.

Zhou e Bowler enfatizam que essas observações são um único instantâneo no tempo - mais dados são necessários para determinar se a taxa na qual o planeta está adicionando massa está aumentando ou diminuindo. "Nossas medições sugerem que o planeta está no final de seu processo de formação." 

O jovem sistema PDS 70 é preenchido com um disco primordial de gás e poeira que fornece combustível para alimentar o crescimento de planetas em todo o sistema. O planeta PDS 70b é circundado por seu próprio disco de gás e poeira que extrai material do disco circunstelar muito maior. Os pesquisadores levantam a hipótese de que as linhas do campo magnético se estendem de seu disco circunplanetário até a atmosfera do exoplaneta e estão canalizando material para a superfície do planeta.

“Se este material seguir colunas do disco para o planeta, causaria pontos quentes locais”, explicou Zhou. "Esses pontos quentes podem ser pelo menos 10 vezes mais quentes do que a temperatura do planeta." Essas manchas quentes foram encontradas para brilhar intensamente na luz ultravioleta. 

Essas observações oferecem insights sobre como os planetas gigantes gasosos se formaram em torno do nosso Sol há 4,6 bilhões de anos. Júpiter pode ter se acumulado em um disco circundante de material em queda. Suas luas principais também teriam se formado a partir de sobras daquele disco. 

Um desafio para a equipe foi superar o brilho da estrela-mãe. O PDS 70b orbita aproximadamente à mesma distância que Urano do Sol, mas sua estrela é mais de 3.000 vezes mais brilhante do que o planeta em comprimentos de onda ultravioleta. Enquanto Zhou processava as imagens, ele removeu com muito cuidado o brilho da estrela para deixar para trás apenas a luz emitida pelo planeta. Ao fazer isso, ele melhorou o limite de quão perto um planeta pode estar de sua estrela nas observações do Hubble por um fator de cinco.

"Trinta e um anos após o lançamento, ainda estamos encontrando novas maneiras de usar o Hubble", acrescentou Bowler. "A estratégia de observação e a técnica de pós-processamento de Yifan abrirão novas janelas para o estudo de sistemas semelhantes, ou até mesmo do mesmo sistema, repetidamente com o Hubble. Com observações futuras, poderemos potencialmente descobrir quando a maior parte do gás e poeira cairá sobre seus planetas e se faz isso a uma taxa constante. "

Os resultados dos pesquisadores foram publicados em abril de 2021 no The Astronomical Journal .

 

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