O fenômeno dos anéis de poeira quente - um acúmulo de partículas de tamanho submicrométrico na vizinhança imediata das estrelas - foi descoberto pela primeira vez fora do nosso sistema solar em 2006. Eles se formam tão perto das estrelas que podem atingir temperaturas de até 1, 000 graus Celsius. Contudo, as partículas de poeira são difíceis de observar devido ao seu pequeno tamanho, e sua origem ainda é desconhecida.

Pela primeira vez, este fenômeno já foi observado em uma nova faixa de comprimento de onda com a resolução extremamente alta do instrumento MATISSE (Multi AperTure mid-Infrared Spectro Scopic Experiment) no Paranal Observatory do European Southern Observatory (ESO) no Chile. Também esteve envolvido o grupo de trabalho Star and Planet Formation da Kiel University. Seus resultados, publicado recentemente no jornal Avisos mensais das cartas da Royal Astronomical Society , fornecem uma base central para estudos futuros para explicar o fenômeno desses anéis de poeira.

Observações únicas em uma faixa de comprimento de onda não acessível anteriormente

Anéis de poeira, também conhecidos como "discos de poeira" ou "correias de detritos, "são o resultado de colisões de destroços e pequenos corpos que permanecem após a formação de planetas - isso é conhecido há várias décadas. Em nosso sistema solar, por exemplo, tal acumulação pode ser encontrada entre as órbitas de Marte e Júpiter, o chamado "cinturão de asteróides". Contudo, os anéis de poeira quente perto de estrelas descobertas em 2006 são um mistério. Como eles poderiam se formar e sobreviver por bilhões de anos sob as condições extremas a que estão expostos?

Informações precisas sobre sua estrutura espacial e composição do material podem ajudar a compreender melhor o fenômeno dos anéis de poeira quente e sua formação. As observações agora publicadas com MATISSE são um passo central para isso, os pesquisadores esperam. "Pudemos observar os anéis de poeira quente não apenas com alta resolução, mas também na faixa de comprimento de onda em torno de 3 micrômetros, onde esses anéis são particularmente brilhantes, "diz Sebastian Wolf, Professor de Astrofísica e chefe do grupo de pesquisa Star and Planet Formation da Universidade de Kiel. "Esta área não era acessível com instrumentos de observação anteriores e agora nos permite uma visão única deste fenômeno."

O grupo de pesquisa de Wolf faz parte de um consórcio internacional de cientistas da Alemanha, França, os Países Baixos e a Áustria, que desenvolveram o instrumento de observação MATISSE ao longo de um período de doze anos. Em 2019, o instrumento interferométrico de infravermelho médio mais poderoso do mundo entrou em operação no VLTI (Very Large Telescope Interferometer) do European Southern Observatory (ESO) no Chile. Até quatro telescópios podem ser usados ​​para registrar a radiação infravermelha de objetos celestes - este método de medição é conhecido como interferometria. Isso significa que os pesquisadores não recebem imagens diretas dos objetos, mas a partir da medição técnica, conclusões podem ser tiradas sobre sua aparência e propriedades. Ao combinar quatro telescópios, MATISSE alcança uma resolução enorme, que corresponderia ao de um telescópio de 200 metros. Com a precisão sem precedentes do MATISSE, são possíveis percepções sobre o desenvolvimento inicial dos planetas e, em última análise, a formação do sistema solar.

A equipe de pesquisa, que incluiu pesquisadores da University College London, o Observatório do Grande Telescópio Binocular em Tucson (EUA) e as Universidades do Arizona, Cˆote d'Azur e Jena, assim como Kiel, observou a estrela Kappa Tucanae. Ele está localizado na constelação "Tukan, "que só é visível no hemisfério sul. A estrela tem cerca de dois bilhões de anos - menos da metade da idade do nosso Sol - e cerca de 69 anos-luz de distância da Terra. Com base nos dados agora coletados, os pesquisadores foram capazes de determinar a posição exata do anel de poeira ao redor do "Kappa Tucanae" e as propriedades da poeira.

Os resultados permitem novas pesquisas sobre a origem dos anéis de poeira.

“Essas informações são requisitos importantes para encontrar a origem do fenômeno, "diz o Dr. Florian Kirchschlager, primeiro autor, ex-assistente de pesquisa no grupo de Wolf e agora empregado na University College London. "Estamos, obviamente, particularmente felizes por estes também serem os primeiros dados do instrumento a serem publicados." Como parte de sua pesquisa na Kiel University, Kirchschlager realizou o estudo de viabilidade sobre as observações do "Kappa Tucanae". Porque os anéis de poeira não são apenas minúsculos no sentido astronômico, mas também relativamente fracos. "Isso foi desafiador, mesmo para MATISSE. O fato de que as observações foram, no entanto, bem-sucedidas sublinha o potencial único do instrumento, "enfatiza o co-autor Dr. Steve Ertel, que era um Ph.D. estudante do grupo de pesquisa de Wolf e agora trabalha na Universidade do Arizona.

"Os dados observacionais agora coletados e avaliados formam a base para nossas pesquisas futuras sobre um modelo explicativo para os anéis de poeira quente, "diz Wolf, vice-porta-voz da Unidade de Pesquisa FOR 2285 "Discos de Detritos em Sistemas Planetários, ", que se baseia na Friedrich Schiller University Jena, sob a liderança do professor Alexander Krivov.