p Duas equipes independentes de astrônomos descobriram evidências convincentes de que três jovens planetas estão em órbita ao redor de uma estrela infantil conhecida como HD 163296. Usando uma nova estratégia de localização de planetas, os astrônomos identificaram três distúrbios discretos no disco cheio de gás de uma jovem estrela:a evidência mais forte de que planetas recém-formados estão em órbita lá. p Nos últimos anos, o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) transformou nossa compreensão dos discos protoplanetários - as fábricas de planetas cheias de gás e poeira que circundam estrelas jovens. Os anéis e lacunas nesses discos fornecem evidências circunstanciais intrigantes da presença de planetas. Outros fenômenos, Contudo, poderia explicar essas características tentadoras.

p Usando uma nova técnica de caça a planetas que identifica padrões incomuns no fluxo de gás dentro de um disco protoplanetário, duas equipes de astrônomos confirmaram o distinto, características reveladoras de planetas recém-formados orbitando uma estrela infantil em nossa galáxia. Esses resultados são apresentados em um par de artigos publicados no Cartas de jornal astrofísico .

p "Nós olhamos para o local, movimento em pequena escala do gás no disco protoplanetário de uma estrela. Esta abordagem inteiramente nova pode descobrir alguns dos planetas mais jovens da nossa galáxia, tudo graças às imagens de alta resolução provenientes do ALMA, "disse Richard Teague, astrônomo da Universidade de Michigan e principal autor de um dos artigos.

p Para fazer suas respectivas descobertas, cada equipe analisou os dados de várias observações do ALMA da jovem estrela HD 163296. HD 163296 tem cerca de 4 milhões de anos e está localizada a cerca de 330 anos-luz da Terra na direção da constelação de Sagitário.

p Em vez de focar na poeira dentro do disco, que foi claramente visualizado em observações anteriores do ALMA, os astrônomos, em vez disso, estudaram a distribuição e o movimento do gás monóxido de carbono (CO) em todo o disco. As moléculas de CO emitem naturalmente uma luz de comprimento de onda milimétrica muito distinta que o ALMA pode observar. Mudanças sutis no comprimento de onda dessa luz devido ao efeito Doppler fornecem um vislumbre da cinemática - ou movimento - do gás no disco.

p Se não houvesse planetas, o gás se moveria em torno de uma estrela de uma forma muito simples, padrão previsível conhecido como rotação Kepleriana.

p "Seria necessário um objeto relativamente grande, como um planeta, para criar distúrbios localizados neste movimento de outra forma ordenado, "disse Christophe Pinte da Monash University na Austrália e autor principal de um dos dois artigos." Nossa nova técnica aplica este princípio para nos ajudar a entender como os sistemas planetários se formam. "

p A equipe liderada por Teague identificou dois padrões distintos de planetas no disco, um a aproximadamente 80 unidades astronômicas (UA) da estrela e o outro a 140 UA. (Uma unidade astronômica é a distância média da Terra ao Sol, ou cerca de 150 milhões de quilômetros.) A outra equipe, liderado por Pinte, identificou o terceiro em cerca de 260 UA da estrela. Os astrônomos calculam que todos os três planetas são semelhantes em massa a Júpiter.

p As duas equipes usaram variações da mesma técnica, que olhou para anomalias no fluxo do gás - como visto nos comprimentos de onda variáveis ​​da emissão de CO - que indicariam que ele estava interagindo com um objeto massivo.

p Teague e sua equipe mediram as variações na velocidade do gás. Isso revelou o impacto de vários planetas no movimento do gás próximo à estrela.

p Pinte e sua equipe mediram mais diretamente a velocidade real do gás, o que é melhor para estudar a parte externa do disco e pode apontar com mais precisão a localização de um planeta em potencial.

p Detectando protoplanetas

p "Embora milhares de exoplanetas tenham sido descobertos nas últimas décadas, detectar protoplanetas está na fronteira da ciência, "disse Pinte. As técnicas atualmente usadas para encontrar exoplanetas em sistemas planetários totalmente formados - como medir a oscilação de uma estrela ou como um planeta em trânsito escurece a luz das estrelas - não se prestam à detecção de protoplanetas.

p As imagens impressionantes do ALMA de HD 163296 e outros sistemas semelhantes revelaram padrões intrigantes de anéis concêntricos e lacunas nos discos protoplanetários. Essas lacunas podem ser evidências de que os protoplanetas estão removendo a poeira e o gás de suas órbitas, incorporando parte disso em suas próprias atmosferas. Um estudo anterior do disco desta estrela em particular mostra que as lacunas de poeira e gás se sobrepõem, sugerindo que pelo menos dois planetas se formaram lá.

p Essas observações iniciais, Contudo, apenas forneceu evidências circunstanciais e não pode ser usado para estimar com precisão as massas dos planetas, observou Teague. "Uma vez que outros mecanismos também podem produzir lacunas em anel em um disco protoplanetário, é impossível dizer conclusivamente que os planetas estão lá apenas olhando para a estrutura geral do disco, " ele disse.

p Última inovação

p A chave para uma detecção mais conclusiva, observe os astrônomos, consiste em desvendar as assinaturas de velocidade em escala fina do gás monóxido de carbono.

p "Embora a poeira desempenhe um papel importante na formação do planeta e forneça informações valiosas, o gás é responsável por 99 por cento da massa dos discos protoplanetários, "disse o co-autor Jaehan Bae, do Carnegie Institute for Science." Portanto, é crucial estudar a cinemática do gás. "

p A luz que um gás emite de um disco protoplanetário muda seus comprimentos de onda dependendo do movimento relativo do gás para a Terra devido ao efeito Doppler. "Isso é análogo à técnica Doppler usada para encontrar planetas totalmente formados, "disse o co-autor Dan Foreman-Mackey do Flatiron Institute." Embora, em vez de olhar para as mudanças no comprimento de onda da oscilação da estrela, estamos mergulhando fundo no disco para ver como as mudanças em escala fina estão acontecendo. "

p A resolução fantástica do ALMA permitiu aos pesquisadores medir os padrões de velocidade do monóxido de carbono em todo o disco.

p "A precisão é estonteante, "disse o co-autor Til Birnstiel, do Observatório da Universidade de Munique. Em um sistema onde o gás gira a cerca de 5 quilômetros por segundo, O ALMA detectou mudanças de velocidade tão pequenas quanto alguns metros por segundo. "Isso nos permite encontrar desvios muito pequenos da rotação normal esperada em um disco, "Disse Teague. Os planetas mudam a densidade do gás perto de suas órbitas, que muda a pressão do gás, induzindo essas mudanças correspondentes na velocidade.

p "Comparamos as observações com modelos de computador para mostrar que os fluxos observados se encaixam perfeitamente com as previsões para o padrão de fluxo em torno de um planeta recém-nascido algumas vezes a massa de Júpiter, "disse o co-autor Daniel Price da Monash University.

p Esta nova técnica permite aos astrônomos estimar com mais precisão as massas protoplanetárias e é menos provável que produza falsos positivos. "Agora estamos trazendo o ALMA à frente e ao centro do reino da detecção de planetas, "disse o co-autor Ted Bergin, da Universidade de Michigan.

p "Muitas vezes na ciência, as ideias acabam não funcionando ou as suposições se revelam erradas. Este é um dos casos em que os resultados são muito mais emocionantes do que eu imaginava, "Birnstiel disse.

p "Esses estudos também nos ajudarão a entender como nasceram planetas como os do nosso sistema solar, "disse o co-autor François Menard, da Universidade de Grenoble, na França.

p Ambas as equipes continuarão refinando este método e o aplicarão a outros discos, onde eles esperam entender melhor como as atmosferas são formadas e quais elementos e moléculas são entregues a um planeta em seu nascimento.

p Esta pesquisa foi apresentada em dois artigos a serem publicados na mesma edição do Cartas de jornal astrofísico . O primeiro é intitulado "Evidência cinemática de um protoplaneta embutido em um disco circunstelar", por C. Pinte et al. e o segundo "Uma detecção cinemática de dois protoplanetas incorporados em massa invisíveis de Júpiter", por R. Teague et al.