Vivemos em um sistema solar maduro - formaram-se oito planetas e vários planetas anões (como Plutão), o último dentro da região cheia de rochas e detritos conhecida como Cinturão de Kuiper. Se pudéssemos voltar no tempo, o que veríamos quando nosso sistema solar se formasse? Embora não possamos responder a esta pergunta diretamente, os pesquisadores podem estudar outros sistemas que estão se formando ativamente - junto com a mistura de gás e poeira que circunda suas estrelas ainda em formação - para aprender sobre esse processo.

Uma equipe liderada pelo Dr. Thomas Henning do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg, Alemanha, vai empregar o próximo telescópio espacial James Webb da NASA para pesquisar mais de 50 discos formadores de planetas em vários estágios de crescimento para determinar quais moléculas estão presentes e idealmente localizar semelhanças, ajudando a moldar o que sabemos sobre como os sistemas solares são montados.

Sua pesquisa com Webb se concentrará especificamente nos discos internos de áreas relativamente próximas, sistemas de formação. Embora as informações sobre essas regiões tenham sido obtidas por telescópios anteriores, nenhum corresponde à sensibilidade de Webb, o que significa que muitos mais detalhes aparecerão pela primeira vez. Mais, A localização espacial de Webb a cerca de 1,5 milhão de quilômetros da Terra lhe dará uma visão desobstruída de seus alvos. "Webb fornecerá dados exclusivos que não podemos obter de outra forma, "disse Inga Kamp, do Instituto Astronômico Kapteyn da Universidade de Groningen, na Holanda." Suas observações fornecerão inventários moleculares dos discos internos desses sistemas solares. "

Este programa de pesquisa reunirá principalmente dados na forma de espectros. Os espectros são como arco-íris - eles espalham a luz em seus comprimentos de onda componentes para revelar informações de alta resolução sobre as temperaturas, velocidades, e composições do gás e poeira. Essas informações incrivelmente ricas permitirão aos pesquisadores construir modelos muito mais detalhados do que está presente nos discos internos - e onde. "Se você aplicar um modelo a esses espectros, você pode descobrir onde as moléculas estão localizadas e quais são suas temperaturas, "Henning explicou.

Essas observações serão incrivelmente valiosas para ajudar os pesquisadores a identificar semelhanças e diferenças entre esses discos formadores de planetas, que também são conhecidos como discos protoplanetários. "O que podemos aprender com a espectroscopia que não podemos aprender com a imagem? Tudo!" Ewine van Dishoeck, da Universidade de Leiden, na Holanda, exclamou. "Um espectro vale mais que mil imagens."

Uma "montanha" de novos dados

Os pesquisadores há muito estudam os discos protoplanetários em uma variedade de comprimentos de onda de luz, do rádio ao infravermelho próximo. Alguns dos dados existentes da equipe são do Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) no Chile, que coleta luz de rádio. O ALMA se destaca na construção de imagens dos discos externos. Se você comparasse a extensão de seus discos externos com o tamanho de nosso Sistema Solar, esta região já passou da órbita de Saturno. Os dados de Webb irão completar o quadro, ajudando os pesquisadores a modelar os discos internos.

Já existem alguns dados sobre esses discos internos - o telescópio espacial Spitzer aposentado da NASA serviu como um descobridor - mas a sensibilidade e resolução de Webb são necessárias para identificar as quantidades precisas de cada molécula, bem como as composições elementares do gás com seus dados, conhecido como espectro. "O que costumava ser um pico muito borrado no espectro consistirá em centenas, senão milhares de linhas espectrais detalhadas, "disse van Dishoeck.

A especialidade de Webb em luz infravermelha média é particularmente importante. Isso permitirá que os pesquisadores identifiquem as "impressões digitais" de moléculas como a água, dióxido de carbono, metano, e amônia - que não pode ser identificada com nenhum outro instrumento existente. O observatório também determinará como a luz das estrelas afeta a química e as estruturas físicas dos discos.

Os discos protoplanetários são sistemas complexos. À medida que se formam, sua mistura de gás e poeira é distribuída em anéis pelo sistema. Seus materiais viajam do disco externo para o interno - mas como? "A parte interna do disco é um lugar muito dinâmico, "explica Tom Ray, do Instituto de Estudos Avançados de Dublin, na Irlanda." Não é apenas onde os planetas do tipo terrestre se formam, mas também é onde os jatos supersônicos são lançados pela estrela. "

Jatos emitidos pela estrela levam a uma mistura de elementos nos discos internos e externos, tanto enviando partículas quanto permitindo que outras partículas se movam para dentro. "Achamos que conforme o material sai, ele perde o controle, ou momento angular, e que isso permite que outro material se mova para dentro, "Ray continuou." Essas trocas de material obviamente afetarão a química do disco interno, que estamos ansiosos para explorar com Webb. "

Percepções emocionantes o aguardam

O PDS 70 está mais distante, a 370 anos-luz de distância. Ele também tem uma grande lacuna em seu anel interno, além de dados revelaram que dois planetas em formação, conhecidos como protoplanetas, estão presentes e reunindo material. "As medições de infravermelho médio de Webb nos ajudarão a refinar o que sabemos sobre eles, bem como o material em torno deles, "Kamp explicou.

Com dezenas de alvos em sua lista, é difícil para os membros da equipe ter favoritos. "Eu amo todos eles, "Henning disse." Uma pergunta que eu gostaria de responder diz respeito à conexão entre a composição dos discos formadores de planetas e os próprios planetas. Com Webb, observaremos muito mais detalhes sobre quais tipos de materiais estão disponíveis para um planeta em potencial acumular. "

Depois de refinar os dados, sua equipe aplicará os pontos de dados discretos aos modelos. "Isso nos permitirá fazer uma reconstrução gráfica desses sistemas, "continuou. Esses modelos serão compartilhados com a comunidade astronômica, permitindo que outros cientistas examinem os dados, e fazer suas próprias projeções ou colher novas descobertas. Esses estudos serão realizados por meio de um programa de Observações de Tempo Garantido (GTO).