Você já fez uma bagunça completa em sua cozinha enquanto assava? Em alguns momentos, pode parecer que a farinha está flutuando no ar, mas depois de adicionar bastante água e formar sua massa, o pão fica mais parecido com uma bola. Um processo semelhante está em funcionamento em um sistema solar extenso 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 sendo lentamente sugados 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 maciço, O 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 telescópio do tamanho de Júpiter, planeta ainda em formação que está se alimentando de material ao redor de uma jovem estrela.

"Nós simplesmente 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 esta pesquisa. "

Apesar de ter mais de 4 anos, 000 exoplanetas foram catalogados até agora, apenas cerca de 15 foram diretamente fotografadas por telescópios. E os planetas estão tão distantes e pequenos, eles 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.

Este enorme exoplaneta, designado PDS 70b, orbita a estrela anã laranja PDS 70, que já é conhecido 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 juntando 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 de Hubble nos permitiram estimar a velocidade com que o planeta está ganhando massa, "acrescentou Zhou.

As observações UV, que se somam ao corpo de pesquisas sobre este planeta, permitiu 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 presente taxa de acreção medida diminuiu ao ponto onde, 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 segue colunas do disco para o planeta, isso causaria pontos quentes locais, "Zhou explicou." Esses pontos quentes podem ser pelo menos 10 vezes mais quentes do que a temperatura do planeta. "Esses pontos quentes foram encontrados 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 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, "Bowler acrescentou." A estratégia de observação e técnica de pós-processamento de Yifan abrirá novas janelas para o estudo de sistemas semelhantes, ou mesmo o mesmo sistema, repetidamente com o Hubble. Com observações futuras, poderíamos potencialmente descobrir quando a maior parte do gás e da poeira cai sobre seus planetas e se isso ocorre a uma taxa constante. "

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