Uma imagem ALMA da estrela HD 163296 e seu disco protoplanetário visto na poeira. Novas observações sugeriram que dois planetas, cada um com o tamanho de Saturno, estão em órbita ao redor da estrela. Esses planetas, que ainda não estão totalmente formados, revelaram-se na impressão dupla que deixaram nas porções de poeira e gás do disco protoplanetário da estrela. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Andrea Isella, B. Saxton (NRAO / AUI / NSF)
Astrônomos da Rice University e seus colegas mapearam gases pela primeira vez em três anéis escuros ao redor de uma estrela distante. Os anéis marcam os espaços onde se acredita que os planetas se formaram a partir da poeira e do gás ao redor da estrela.
Todos os anéis em torno de HD 163296 são desprovidos de poeira, e a equipe internacional de pesquisadores liderada pela astrônoma de Rice, Andrea Isella, tem certeza de que os planetas, provavelmente gigantes gasosos com massas comparáveis a Saturno, são responsáveis por limpar os mais externos. Mas o anel interno tem muito mais monóxido de carbono do que os outros dois, levando-os a acreditar que não existe planeta lá. Isso permanece inexplicado, ele disse.
"A lacuna interna é misteriosa, "Isella disse." O que quer que esteja criando a estrutura está removendo a poeira, mas ainda há muito gás. "
O trabalho aparece esta semana em Cartas de revisão física .
Apenas 20 anos depois que o primeiro exoplaneta foi localizado, os astrônomos estão começando a aprender como os planetas se formam. Milhares de planetas estão agora no banco de dados, e os cientistas continuam a melhorar sua capacidade de analisá-los quanto às características de suporte à vida.
Um objetivo do Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) no Chile, o maior radiotelescópio do mundo usado na pesquisa, é estudar sistemas protoplanetários. Sua mecânica ajudará os cientistas a entender como os planetas como a Terra se formaram. (Os radiotelescópios detectam as ondas eletromagnéticas únicas emitidas por elementos e compostos no espaço, permitindo que eles sejam identificados e medidos.)
A estrela-alvo da equipe liderada por Rice, quase 400 anos-luz de distância e melhor observada no hemisfério sul, é um dos muitos conhecidos por ter um grande disco de poeira e gás, Isella disse.
“Do material que formou este disco, cerca de 1 por cento são partículas de poeira e 99 por cento são gases, "Isella disse." Então, se você só ver a poeira, você não pode dizer se um anel foi formado por um planeta ou outro fenômeno. Para distinguir e realmente dizer se existem planetas ou não, você precisa ver o que o gás está fazendo, e neste estudo, pela primeira vez, podemos ver a poeira e o gás. "
Impressão artística do disco protoplanetário ao redor da jovem estrela HD 163296. Ao estudar os perfis de poeira (marrom avermelhado) e monóxido de carbono (azul claro) do disco, astrônomos liderados por Andrea Isella, da Rice University, descobriram evidências tentadoras de que dois planetas estão se formando nas duas lacunas de poeira externas do disco. Crédito:B. Saxton / NRAO / AUI / NSF
Os anéis externos têm 100 e 160 unidades astronômicas de HD 163296. (Uma unidade é a distância do centro do Sol à Terra.) Isso é muito mais longe da estrela do que se pensava ser possível para a formação de planetas. A estrela está muito longe da Terra para observação direta dos planetas, no entanto, as evidências do novo estudo mostram que eles provavelmente estarão lá, limpando a poeira e o gás dos anéis externos, da mesma forma que asteróides em órbita chamados satélites pastores, espaço livre entre os anéis ao redor de Saturno, Isella disse.
O anel interno, 60 unidades astronômicas de sua estrela, mostraram uma concentração muito maior dos três isótopos de monóxido de carbono medidos em relação à poeira.
"Os teóricos propuseram outros fenômenos que podem formar anéis escuros sem planetas, "Disse Isella. Os pesquisadores suspeitam de um em particular:a falta de turbulência entre as moléculas de gás não ionizado em uma" zona morta "de instabilidade magnetorotacional que permite que o gás e a poeira condensem em um anel parecido com o de Saturno na borda da zona escura. do que um planeta. O anel também pode aparecer na linha de congelamento de monóxido de carbono, onde o gás fica frio o suficiente para condensar.
Imagem composta do disco protoplanetário em torno da jovem estrela HD 163296. A área vermelha interna mostra a poeira do disco protoplanetário. O disco azul mais amplo é o gás monóxido de carbono do sistema. O ALMA observou que nas duas lacunas externas na poeira, houve uma queda significativa na concentração de monóxido de carbono, sugerindo que dois planetas estão se formando lá. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); A. Isella; B. Saxton (NRAO / AUI / NSF)
Os resultados lançaram as bases para uma nova rodada de observações apenas começando no ALMA. A iniciativa de Isella de estudar 20 estrelas com discos protoplanetários é um dos dois "grandes programas" (de 24 propostas) aceitos pelo telescópio. "'Programa grande' significa que você pede muito tempo de telescópio, mais de 50 horas, "Isella disse." O outro que eles aceitaram vai olhar para as emissões de uma galáxia no início do universo.
"Isso significa que nosso tópico é considerado pela comunidade astronômica uma de suas maiores prioridades, " ele disse.
Isella disse que os pesquisadores também voltarão ao HD 163296 para aprender quais outros elementos estão no disco e nos anéis. Fazer um inventário os ajudará a determinar que tipo de planeta pode se formar a partir de materiais que estão prontamente disponíveis.
"Se conhecermos a química do material que forma um planeta, podemos entender a química do planeta, "disse ele. A proximidade da estrela também é importante. Por exemplo, a água tem que estar longe o suficiente de uma estrela para congelar em torno dos grãos e permitir que eles se agregem.
Pesquisadores da Rice University lideraram o primeiro mapeamento de gases em anéis ao redor de uma estrela distante com o poderoso rádio telescópio ALMA. No sentido horário a partir do canto superior esquerdo:Yann Boehler, Shanfei Liu, Andrea Isella, Luca Ricci e Erik Weaver. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
Há uma chance de que sistemas como HD 163296 e HL Tauri, dois dos três primeiros (com TW Hydrae) observados pelo ALMA para mostrar anéis protoplanetários, são anomalias, ele disse. "Agora a questão é se todos os discos protoplanetários são assim. Todos eles têm essa estrutura? Existe a preocupação de que este objeto e HL Tauri sejam malucos, "Isella disse.
As respostas devem vir quando a pesquisa de 20 estrelas for concluída. "Não começaremos a obter os dados até setembro do próximo ano, mas vai nos dizer muito, " ele disse.
