Os astrônomos que usam o telescópio espacial Hubble da NASA estão descobrindo que os planetas têm dificuldade em se formar na região central irregular do maciço, aglomerado de estrelas Westerlund 2. Localizado a 20, 000 anos-luz de distância, Westerlund 2 é um laboratório único para estudar processos evolutivos estelares porque está relativamente próximo, bem jovem, e contém uma grande população estelar.

Um estudo de três anos do Hubble de estrelas em Westerlund 2 revelou que os precursores dos discos de formação de planetas circundando estrelas perto do centro do aglomerado são misteriosamente desprovidos de grandes, densas nuvens de poeira que em alguns milhões de anos podem se tornar planetas.

Contudo, as observações mostram que as estrelas na periferia do aglomerado têm imensas nuvens de poeira formadoras de planetas embutidas em seus discos. Os pesquisadores acreditam que nosso sistema solar seguiu essa receita quando se formou há 4,6 bilhões de anos.

Então, por que algumas estrelas em Westerlund 2 têm dificuldade em formar planetas e outras não? Parece que a formação do planeta depende da localização, localização, localização. As estrelas mais massivas e brilhantes do aglomerado se reúnem no núcleo, o que é verificado por observações de outras regiões de formação de estrelas. O centro do aglomerado contém pelo menos 30 estrelas extremamente massivas, alguns pesando até 80 vezes a massa do Sol. Sua radiação ultravioleta escaldante e ventos estelares semelhantes a furacões de discos maçaricos de partículas carregadas em torno de estrelas vizinhas de baixa massa, dispersando as nuvens de poeira gigantes.

"Basicamente, se você tem estrelas de monstro, sua energia vai alterar as propriedades dos discos próximos, estrelas menos massivas, "explicou Elena Sabbi, do Space Telescope Science Institute em Baltimore e principal pesquisador do estudo do Hubble. "Você ainda pode ter um disco, mas as estrelas mudam a composição da poeira nos discos, por isso é mais difícil criar estruturas estáveis ​​que eventualmente levarão a planetas. Achamos que a poeira evapora em 1 milhão de anos, ou muda de composição e tamanho tão dramaticamente que os planetas não têm os blocos de construção para se formar. "

As observações do Hubble representam a primeira vez que os astrônomos analisaram um aglomerado de estrelas extremamente denso para estudar quais ambientes são favoráveis ​​à formação de planetas. Cientistas, Contudo, ainda estão debatendo se estrelas volumosas nascem no centro ou se migram para lá. Westerlund 2 já tem estrelas massivas em seu núcleo, mesmo sendo relativamente jovem, Sistema de 2 milhões de anos.

Usando a Wide Field Camera 3 do Hubble, os pesquisadores descobriram que de quase 5, 000 estrelas em Westerlund 2 com massas entre 0,1 a 5 vezes a massa do Sol, 1, 500 deles mostram flutuações em sua luz à medida que as estrelas acumulam material de seus discos. O material em órbita aglomerado dentro do disco bloquearia temporariamente parte da luz das estrelas, causando flutuações de brilho.

Contudo, O Hubble detectou a assinatura de tal material orbital apenas em torno de estrelas fora da região central compactada do aglomerado. O telescópio testemunhou grandes quedas no brilho por até 10 a 20 dias em torno de 5% das estrelas antes de retornarem ao brilho normal. Eles não detectaram essas quedas de brilho em estrelas que residem a quatro anos-luz do centro. Essas flutuações podem ser causadas por grandes aglomerados de poeira que passam na frente da estrela. Os aglomerados estariam em um disco inclinado quase de lado para a vista da Terra. “Achamos que são planetesimais ou estruturas em formação, "Sabbi explicou." Estas podem ser as sementes que eventualmente levarão a planetas em sistemas mais evoluídos. Estes são os sistemas que não vemos perto de estrelas muito massivas. Nós os vemos apenas em sistemas fora do centro. "

Graças ao Hubble, os astrônomos agora podem ver como as estrelas estão se acumulando em ambientes que são como o universo primitivo, onde os aglomerados eram dominados por estrelas monstruosas. Até aqui, o ambiente estelar próximo mais conhecido que contém estrelas massivas é a região starbirth na nebulosa de Orion. Contudo, Westerlund 2 é um alvo mais rico por causa de sua população estelar maior.

"As observações de Westerlund 2 por Hubble nos dão uma noção muito melhor de como estrelas de diferentes massas mudam ao longo do tempo, e como os ventos poderosos e a radiação de estrelas muito massivas afetam estrelas de baixa massa próximas e seus discos, "Sabbi disse." Vemos, por exemplo, que estrelas de menor massa, como nosso sol, que estão perto de estrelas extremamente massivas no aglomerado ainda têm discos e ainda podem acumular material à medida que crescem. Mas a estrutura de seus discos (e, portanto, sua capacidade de formação de planetas) parece ser muito diferente daquela dos discos em torno de estrelas se formando em um ambiente mais calmo, mais longe do núcleo do aglomerado. Esta informação é importante para a construção de modelos de formação de planetas e evolução estelar. "

Este cluster será um excelente laboratório para observações de acompanhamento com o próximo telescópio espacial James Webb da NASA, um observatório infravermelho. O Hubble ajudou os astrônomos a identificar as estrelas que possuem possíveis estruturas planetárias. Com Webb, os pesquisadores podem estudar quais discos ao redor das estrelas não estão acumulando material e quais discos ainda têm material que pode se transformar em planetas. Esta informação em 1, 500 estrelas permitirão aos astrônomos mapear um caminho de como os sistemas estelares crescem e evoluem. Webb também pode estudar a química dos discos em diferentes fases evolutivas e observar como eles mudam, e ajudar os astrônomos a determinar que influência o ambiente desempenha em sua evolução.

Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA, outro observatório infravermelho planejado, poderá realizar o estudo do Sabbi em uma área muito maior. Westerlund 2 is just a small slice of an immense star-formation region. These vast regions contain clusters of stars with different ages and different densities. Astronomers could use Roman Space Telescope observations to start to build up statistics on how a star's characteristics, like its mass or outflows, affect its own evolution or the nature of stars that form nearby. The observations could also provide more information on how planets form in tough environments.

Sabbi's team's results appeared in The Astrophysical Journal .