Quando os cientistas de exoplanetas identificaram pela primeira vez padrões em discos de poeira e gás em torno de estrelas jovens, eles pensaram que planetas recém-formados poderiam ser a causa. Mas um estudo recente da NASA adverte que pode haver outra explicação - uma que não envolve planetas de forma alguma.

Os caçadores de exoplanetas observam as estrelas em busca de alguns sinais reveladores de que pode haver planetas em órbita, como mudanças na cor e no brilho da luz das estrelas. Para jovens estrelas, que muitas vezes estão rodeados por discos de poeira e gás, cientistas procuram padrões nos escombros, como anéis, arcos e espirais - que podem ser causados ​​por um mundo em órbita.

"Estamos explorando o que pensamos ser o principal candidato alternativo à hipótese do planeta, que é que a poeira e o gás no disco formam os padrões quando são atingidos pela luz ultravioleta, "disse Marc Kuchner, um astrofísico do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland.

Kuchner apresentou os resultados do novo estudo na quinta-feira, 11 de janeiro na reunião da American Astronomical Society em Washington. Um artigo descrevendo os resultados foi submetido ao Astrophysical Journal .

Quando a luz ultravioleta das estrelas de alta energia atinge os grãos de poeira, ele remove os elétrons. Esses elétrons colidem e aquecem o gás próximo. À medida que o gás aquece, sua pressão aumenta e ele retém mais poeira, que por sua vez aquece mais gás. O ciclo resultante, chamada de instabilidade fotoelétrica (PeI), pode trabalhar em conjunto com outras forças para criar alguns dos recursos que os astrônomos associaram anteriormente a planetas em discos de destroços.

Kuchner e seus colegas projetaram simulações de computador para entender melhor esses efeitos. A pesquisa foi liderada por Alexander Richert, estudante de doutorado na Penn State em University Park, Pensilvânia, e inclui Wladimir Lyra, um professor de astronomia na California State University, Northridge e pesquisador associado do Jet Propulstion Laboratory da NASA em Pasadena, Califórnia. As simulações foram executadas no cluster de supercomputação Discover no Centro de Simulação Climática da NASA em Goddard.

Em 2013, Lyra e Kuchner sugeriram que PeI poderia explicar os anéis estreitos vistos em alguns discos. Seu modelo também previu que alguns discos teriam arcos, ou anéis incompletos, que foram observados pela primeira vez diretamente em 2016.

"As pessoas costumam modelar esses sistemas com planetas, mas se você quiser saber como é a aparência de um disco com um planeta, você primeiro tem que saber como é um disco sem um planeta, "Disse Richert.

Richert é o autor principal do novo estudo, que se baseia nas simulações anteriores de Lyra e Kuchner, incluindo um novo fator adicional:pressão de radiação, uma força causada pela luz das estrelas atingindo os grãos de poeira.

A luz exerce uma força física diminuta em tudo que encontra. Essa pressão de radiação impulsiona as velas solares e ajuda a direcionar as caudas dos cometas para que sempre apontem para longe do sol. A mesma força pode empurrar a poeira para órbitas altamente excêntricas, e até mesmo soprar alguns dos grãos menores para fora do disco inteiramente.

Os pesquisadores modelaram como a pressão de radiação e PeI trabalham juntos para afetar o movimento de poeira e gás. Eles também descobriram que as duas forças manifestam padrões diferentes dependendo das propriedades físicas da poeira e do gás.

As simulações de 2013 do PeI revelaram como a poeira e o gás interagem para criar anéis e arcos, como aqueles observados em torno da estrela real HD 141569A. Com a inclusão da pressão de radiação, os modelos de 2017 mostram como esses dois fatores podem criar espirais como aquelas também observadas em torno da mesma estrela. Embora os planetas também possam causar esses padrões, os novos modelos mostram que os cientistas devem evitar tirar conclusões precipitadas.

"Carl Sagan costumava dizer que afirmações extraordinárias exigem evidências extraordinárias, - Lyra disse. - Acho que às vezes somos muito rápidos em pensar que as estruturas que vemos são causadas por planetas. Isso é o que considero uma afirmação extraordinária. Precisamos descartar tudo o mais antes de reivindicar isso. "

Kuchner e seus colegas disseram que continuariam a fatorar outros parâmetros em suas simulações, como turbulência e diferentes tipos de poeira e gás. Eles também pretendem modelar como esses fatores podem contribuir para a formação de padrões em torno de diferentes tipos de estrelas.