Uma equipe internacional de astrônomos usou dois dos radiotelescópios mais poderosos do mundo para criar mais de trezentas imagens de discos formadores de planetas em torno de estrelas muito jovens nas Nuvens de Órion. Essas imagens revelam novos detalhes sobre os locais de nascimento dos planetas e os primeiros estágios da formação de estrelas.

A maioria das estrelas do universo são acompanhadas por planetas. Esses planetas nascem em anéis de poeira e gás, chamados discos protoplanetários. Mesmo estrelas muito jovens são rodeadas por esses discos. Os astrônomos querem saber exatamente quando esses discos começam a se formar, e como eles se parecem. Mas as estrelas jovens são muito fracas, e há densas nuvens de poeira e gás envolvendo-os em berçários estelares. Apenas arranjos de radiotelescópios altamente sensíveis podem localizar os minúsculos discos ao redor dessas estrelas infantis em meio ao material densamente compactado nessas nuvens.

Para esta nova pesquisa, astrônomos apontaram tanto o Very Large Array (VLA) Karl G. Jansky da National Science Foundation e o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) para uma região no espaço onde muitas estrelas nascem:as Nuvens Moleculares de Orion. Esta pesquisa, chamado VLA / ALMA Disco Nascente e Multiplicidade (VANDAM), é a maior pesquisa de estrelas jovens e seus discos até hoje.

Estrelas muito jovens, também chamados de proto-estrelas, forma-se em nuvens de gás e poeira no espaço. O primeiro passo na formação de uma estrela é quando essas nuvens densas entram em colapso devido à gravidade. À medida que a nuvem entra em colapso, ele começa a girar - formando um disco achatado ao redor da protoestrela. O material do disco continua a alimentar a estrela e a fazê-la crescer. Eventualmente, o material restante no disco deve formar planetas.

Muitos aspectos sobre esses primeiros estágios de formação de estrelas, e como o disco se forma, ainda não estão claras. Mas esta nova pesquisa fornece algumas pistas que faltam enquanto o VLA e o ALMA perscrutam através das nuvens densas e observam centenas de protoestrelas e seus discos em vários estágios de sua formação.

Discos formadores de planetas jovens

"Esta pesquisa revelou a massa e o tamanho médios desses discos protoplanetários muito jovens, "disse John Tobin do Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO) em Charlottesville, Virgínia, e líder da equipe de pesquisa. "Agora podemos compará-los a discos mais antigos que também foram estudados intensamente com o ALMA."

O que Tobin e sua equipe encontraram, é que discos muito novos podem ter tamanhos semelhantes, mas são, em média, muito mais massivos do que os discos mais antigos. "Quando uma estrela cresce, ele corrói mais e mais material do disco. Isso significa que os discos mais jovens têm muito mais matéria-prima a partir da qual os planetas podem se formar. Possivelmente planetas maiores já começam a se formar em torno de estrelas muito jovens. "

Quatro protoestrelas especiais

Entre centenas de imagens de pesquisa, quatro protoestrelas pareciam diferentes do resto e chamaram a atenção dos cientistas. "Essas estrelas recém-nascidas pareciam muito irregulares e volumosas, "disse o membro da equipe Nicole Karnath da Universidade de Toledo, Ohio (agora no SOFIA Science Center). "Achamos que eles estão em um dos estágios iniciais da formação de estrelas e alguns podem nem ter se formado em protoestrelas ainda."

É especial que os cientistas encontraram quatro desses objetos. "Raramente encontramos mais de um desses objetos irregulares em uma observação, "acrescentou Karnath, que usou essas quatro estrelas infantis para propor um caminho esquemático para os primeiros estágios da formação estelar. "Não temos certeza de quantos anos eles têm, mas provavelmente têm menos de dez mil anos. "

Para ser definido como uma protoestrela típica (classe 0), estrelas não devem ter apenas um disco rotativo achatado ao seu redor, mas também um fluxo - expelindo material em direções opostas - que limpa a nuvem densa que cerca as estrelas e as torna visualmente visíveis. Este fluxo é importante, porque evita que as estrelas girem descontroladamente enquanto crescem. Mas quando exatamente essas saídas começam a acontecer, é uma questão em aberto na astronomia.

Uma das estrelas infantis neste estudo, chamado HOPS 404, tem um fluxo de saída de apenas dois quilômetros (1,2 milhas) por segundo (uma saída de protoestrela típica de 10-100 km / s ou 6-62 milhas / s). "É um grande sol inchado que ainda está juntando muita massa, mas apenas começou seu fluxo de saída para perder o momento angular para poder continuar crescendo, "explicou Karnath." Este é um dos menores fluxos de saída que vimos e apóia nossa teoria de como é o primeiro passo na formação de uma protoestrela. "

Combinando ALMA e VLA

A resolução e a sensibilidade requintadas fornecidas pelo ALMA e pelo VLA foram cruciais para entender as regiões externa e interna das protoestrelas e seus discos nesta pesquisa. Embora o ALMA possa examinar o material empoeirado denso em torno das proto-estrelas em grande detalhe, as imagens do VLA feitas em comprimentos de onda mais longos foram essenciais para entender as estruturas internas das protoestrelas mais jovens em escalas menores que o nosso sistema solar.

"O uso combinado do ALMA e do VLA nos deu o melhor dos dois mundos, "disse Tobin." Graças a esses telescópios, começamos a entender como começa a formação de planetas. "