ALMA, em que ESO é um parceiro, e o instrumento SPHERE no Very Large Telescope do ESO fizeram imagens de GW Orionis, um sistema estelar triplo com uma região interna peculiar. As novas observações revelaram que este objeto tem um disco em formação de planetas deformado com um anel desalinhado. Em particular, a imagem SPHERE (painel direito) permitiu aos astrônomos ver, pela primeira vez, a sombra que este anel projeta no resto do disco. Isso os ajudou a descobrir a forma 3D do anel e do disco em geral. O painel esquerdo mostra uma impressão artística da região interna do disco, incluindo o anel, que é baseado na forma 3D reconstruída pela equipe. Crédito:ESO / L. Calçada, Exeter / Kraus et al.
Uma equipe de astrônomos identificou a primeira evidência direta de que grupos de estrelas podem separar seu disco formador de planetas, deixando-o empenado e com anéis inclinados. Esta nova pesquisa sugere planetas exóticos, não muito diferente de Tatooine em Star Wars, pode formar em anéis inclinados em discos dobrados em torno de estrelas múltiplas. Os resultados foram possíveis graças às observações com o Very Large Telescope do European Southern Observatory (ESO's VLT) e o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA).
Nosso sistema solar é notavelmente plano, com os planetas todos orbitando no mesmo plano. Mas este não é o caso de todos os sistemas estelares, especialmente para discos formadores de planetas em torno de várias estrelas, como objeto do novo estudo:GW Orionis. Este sistema, localizado a pouco mais de 1300 anos-luz de distância, na constelação de Orion, tem três estrelas e uma deformada, disco quebrado em torno deles.
"Nossas imagens revelam um caso extremo em que o disco não é plano, mas está empenado e tem um anel desalinhado que se separou do disco, "diz Stefan Kraus, um professor de astrofísica da Universidade de Exeter, no Reino Unido, que liderou a pesquisa publicada hoje na revista Ciência . O anel desalinhado está localizado na parte interna do disco, perto das três estrelas.
A nova pesquisa também revela que este anel interno contém 30 massas terrestres de poeira, o que poderia ser o suficiente para formar planetas. "Quaisquer planetas formados dentro do anel desalinhado irão orbitar a estrela em órbitas altamente oblíquas e prevemos que muitos planetas em oblíquas, órbitas de ampla separação serão descobertas em futuras campanhas de imagens de planetas, por exemplo com o ELT, "diz o membro da equipe Alexander Kreplin da Universidade de Exeter, referindo-se ao Extremely Large Telescope do ESO, que está planejado para começar a operar no final desta década. Já que mais da metade das estrelas no céu nascem com um ou mais companheiros, isso levanta uma perspectiva excitante:pode haver uma população desconhecida de exoplanetas que orbitam suas estrelas em órbitas muito inclinadas e distantes.
Para chegar a essas conclusões, a equipe observou GW Orionis por mais de 11 anos. A partir de 2008, eles usaram o AMBER e mais tarde os instrumentos GRAVITY no interferômetro VLT do ESO no Chile, que combina a luz de diferentes telescópios VLT, estudar a dança gravitacional das três estrelas do sistema e mapear suas órbitas. "Descobrimos que as três estrelas não orbitam no mesmo plano, mas suas órbitas estão desalinhadas em relação uma à outra e em relação ao disco, "diz Alison Young das Universidades de Exeter e Leicester e um membro da equipe.
Eles também observaram o sistema com o instrumento SPHERE no VLT do ESO e com o ALMA, em que ESO é um parceiro, e foram capazes de obter a imagem do anel interno e confirmar seu desalinhamento. A ESFERA do ESO também permitiu que eles vissem, pela primeira vez, a sombra que este anel projeta no resto do disco. Isso os ajudou a descobrir a forma 3D do anel e do disco em geral.
Imagens do disco em torno de GW Orionis, na emissão de poeira térmica (painéis A e B) e luz difusa (painéis C e D). Crédito:Kraus et al., Ciência (2020)
A equipe internacional, que inclui pesquisadores do Reino Unido, Bélgica, Chile, França e Estados Unidos, em seguida, combinou suas observações exaustivas com simulações de computador para entender o que havia acontecido com o sistema. Pela primeira vez, eles foram capazes de vincular claramente os desalinhamentos observados ao "efeito de dilaceração de disco teórico", "o que sugere que a atração gravitacional conflitante de estrelas em planos diferentes pode deformar e quebrar seus discos.
Suas simulações mostraram que o desalinhamento nas órbitas das três estrelas pode fazer com que o disco ao redor delas se quebre em anéis distintos, que é exatamente o que eles veem em suas observações. A forma observada do anel interno também corresponde às previsões de simulações numéricas sobre como o disco se rasgaria.
Modelo de luz dispersa usado para determinar a excentricidade e a orientação tridimensional do anel e a geometria da deformação do disco. Crédito:Kraus et al., Ciência (2020)
Imagens ALMA do disco formador de planetas com anéis desalinhados em torno do sistema estelar triplo GW Orionis. A imagem à direita é feita com dados ALMA retirados em 2017 de Bi et al. A imagem à esquerda é feita com dados ALMA tirados em 2018 de Kraus et al. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), S. Kraus e J. Bi; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello
Representação da estrutura do disco e órbita estelar do sistema triplo GW Orionis, como derivado das observações ALMA e VLT por Kraus et al. Os anéis laranja são os anéis (desalinhados) vistos pelo ALMA. As superfícies transparentes correspondem aos filamentos de poeira de baixa densidade que conectam os anéis e que dominam a emissão na luz espalhada. Crédito:Kraus et al., 2020; NRAO / AUI / NSF
Interessantemente, outra equipe que estudou o mesmo sistema usando ALMA acredita que outro ingrediente é necessário para entender o sistema. "Achamos que a presença de um planeta entre esses anéis é necessária para explicar por que o disco se partiu, " says Jiaqing Bi of the University of Victoria in Canada who led a study of GW Orionis published in the Astrophysical Journal Letters in May this year. His team identified three dust rings in the ALMA observations, with the outermost ring being the largest ever observed in planet-forming discs.
Future observations with ESO's ELT and other telescopes may help astronomers fully unravel the nature of GW Orionis and reveal young planets forming around its three stars.
This research was presented in the paper "A triple star system with a misaligned and warped circumstellar disk shaped by disk tearing" to appear in Ciência
