p Um novo modelo que dá origem a sistemas planetários jovens oferece uma solução nova para um quebra-cabeça que incomoda os astrônomos desde que novas tecnologias de detecção e missões de caça a planetas, como o telescópio espacial Kepler da NASA, revelaram milhares de planetas orbitando outras estrelas:embora a maioria destes exoplanetas se enquadram em uma categoria chamada super-Terras - corpos com uma massa em algum lugar entre a Terra e Netuno - a maioria das características observadas em sistemas planetários nascentes foram pensados ​​para exigir planetas muito mais massivos, rivalizando ou diminuindo Júpiter, o gigante do gás em nosso sistema solar. p Em outras palavras, as características observadas de muitos sistemas planetários em seus estágios iniciais de formação não pareciam corresponder ao tipo de exoplanetas que constituem a maior parte da população planetária em nossa galáxia.

p "Propomos um cenário que antes era considerado impossível:como uma super-Terra pode abrir várias lacunas nos discos, "diz Ruobing Dong, o pós-doutorado Bart J. Bok no Observatório Steward da Universidade do Arizona e principal autor do estudo, em breve será publicado no Astrophysical Journal . "Pela primeira vez, podemos reconciliar as misteriosas características do disco que observamos e a população de planetas mais comumente encontrados em nossa galáxia. "

p Como exatamente os planetas se formam ainda é uma questão em aberto com uma série de problemas pendentes, de acordo com Dong.

p "Kepler encontrou milhares de planetas, mas esses são todos muito antigos, orbitando em torno de estrelas com alguns bilhões de anos, como nosso sol, "ele explica." Você poderia dizer que estamos olhando para os idosos de nossa galáxia, mas não sabemos como eles nasceram. "

p Para encontrar respostas, astrônomos se voltam para os lugares onde novos planetas estão se formando:discos protoplanetários - em certo sentido, irmãzinhas do nosso sistema solar.

p Esses discos se formam quando uma vasta nuvem de gás interestelar e poeira se condensa sob o efeito da gravidade antes de desmoronar em um disco giratório. No centro do disco protoplanetário brilha uma jovem estrela, apenas alguns milhões de anos. À medida que partículas microscópicas de poeira se aglutinam em grãos de areia, e grãos de areia se juntam para formar seixos, e seixos se acumulam para se tornarem asteróides e, finalmente, planetas, nasce um sistema planetário muito parecido com o nosso sistema solar.

p "Esses discos têm vida muito curta, "Dong explica." Com o tempo, o material se dissipa, mas não sabemos exatamente como isso acontece. O que sabemos é que vemos discos em torno de estrelas com 1 milhão de anos, mas não os vemos em torno de estrelas com 10 milhões de anos. "

p No cenário mais provável, muito do material do disco é adicionado à estrela, alguns são soprados pela radiação estelar e o resto vai para a formação de planetas.

p Embora discos protoplanetários tenham sido observados em relativa proximidade da Terra, ainda é extremamente difícil distinguir quaisquer planetas que possam estar se formando em seu interior. Em vez, os pesquisadores confiaram em recursos como lacunas e anéis para inferir a presença de planetas.

p “Entre as explicações para esses anéis e lacunas, aqueles que envolvem planetas certamente são os mais emocionantes e chamam mais atenção, "diz o co-autor Shengtai Li, um cientista pesquisador do Laboratório Nacional de Los Alamos em Los Alamos, Novo México. "Enquanto o planeta orbita ao redor da estrela, o argumento vai, pode abrir um caminho ao longo de sua órbita, resultando na lacuna que vemos. "

p Exceto que a realidade é um pouco mais complicada, como evidenciado por duas das observações mais proeminentes de discos protoplanetários, que foram feitos com ALMA, o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array no Chile. ALMA é um conjunto de antenas de rádio entre 7 e 12 metros de diâmetro e que numeram 66 quando concluídas. As imagens de HL Tau e TW Hydra, obtido em 2014 e 2016, respectivamente, revelaram os melhores detalhes até agora em qualquer disco protoplanetário, e eles mostram alguns recursos que são difíceis, se não impossível, para explicar com os modelos atuais de formação planetária, Dong diz.

p "Entre as lacunas em HL Tau e TW Hya reveladas pelo ALMA, dois pares deles são extremamente estreitos e muito próximos um do outro, "ele explica." Na teoria convencional, é difícil para um planeta abrir essas lacunas em um disco. Eles nunca podem ser tão estreitos e tão próximos um do outro por razões físicas envolvidas. "

p No caso de HL Tau e TW Hya, seria necessário invocar dois planetas cujas órbitas se abraçam muito estreitamente - um cenário que não seria estável ao longo do tempo e, portanto, improvável.

p Embora os modelos anteriores possam explicar grandes, lacunas que se acredita serem indicativas de planetas limpando detritos e poeira em seu caminho, eles falharam em levar em conta as características mais intrincadas reveladas pelas observações do ALMA.

p O modelo criado por Dong e seus coautores resulta no que a equipe chama de observações sintéticas - simulações que se parecem exatamente com o que o ALMA veria no céu. A equipe de Dong conseguiu isso ajustando os parâmetros que vão para a simulação do disco protoplanetário em evolução, como assumir uma baixa viscosidade e adicionar poeira à mistura. A maioria das simulações anteriores foi baseada na maior viscosidade do disco e foi considerada apenas para o componente gasoso do disco.

p "A viscosidade em discos protoplanetários pode ser impulsionada por turbulência e outros efeitos físicos, "Li diz." É uma quantidade um tanto misteriosa - sabemos que está lá, mas não sabemos sua origem ou quão grande é seu valor, então achamos que nossas suposições são razoáveis, considerando que eles resultam no padrão que realmente foi observado no céu. "

p Ainda mais importante, as observações sintéticas surgiram das simulações sem a necessidade de invocar gigantes gasosos do tamanho de Júpiter ou maiores.

p "Uma super-Terra acabou sendo suficiente para criar os múltiplos anéis e múltiplos, lacunas estreitas que vemos nas observações reais, "Dong diz.

p À medida que pesquisas futuras descobrem mais sobre o funcionamento interno dos discos protoplanetários, Dong e sua equipe refinarão suas simulações com novos dados. Por enquanto, suas observações sintéticas oferecem um cenário intrigante que fornece um elo perdido entre as características observadas em muitos bebês planetários e suas contrapartes adultas.

p O estudo, "Múltiplas lacunas de disco e anéis gerados por uma única Super-Terra, "por Ruobing Dong, Shentai Li, Eugene Chiang e Hui Li, será publicado em 13 de julho no Astrophysical Journal .