Usando dados de mais de 500 estrelas jovens observadas com o Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA), os cientistas descobriram uma ligação direta entre as estruturas do disco protoplanetário - os discos formadores de planetas que circundam as estrelas - e a demografia do planeta. A pesquisa prova que estrelas de maior massa são mais propensas a estar rodeadas por discos com "lacunas" neles e que essas lacunas se correlacionam diretamente com a alta ocorrência de exoplanetas gigantes observados em torno dessas estrelas. Esses resultados fornecem aos cientistas uma janela no tempo, permitindo-lhes prever como seriam os sistemas exoplanetários em cada estágio de sua formação.

"Encontramos uma forte correlação entre as lacunas nos discos protoplanetários e a massa estelar, que pode estar ligada à presença de grandes, exoplanetas gasosos, "disse Nienke van der Marel, bolsista Banting no Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Victoria, na Colúmbia Britânica, e o autor principal da pesquisa. "Estrelas de massa mais alta têm relativamente mais discos com lacunas do que estrelas de massa mais baixa, consistente com as correlações já conhecidas em exoplanetas, onde estrelas de maior massa hospedam mais frequentemente exoplanetas gigantes gasosos. Essas correlações nos dizem diretamente que as lacunas nos discos de formação de planetas são provavelmente causadas por planetas gigantes com a massa de Netuno e acima. "

As lacunas nos discos protoplanetários há muito são consideradas como uma evidência geral da formação do planeta. Contudo, tem havido algum ceticismo devido à distância orbital observada entre os exoplanetas e suas estrelas. "Uma das principais razões pelas quais os cientistas foram céticos sobre a ligação entre lacunas e planetas antes é que exoplanetas em órbitas largas de dezenas de unidades astronômicas são raros. No entanto, exoplanetas em órbitas menores, entre uma e dez unidades astronômicas, são muito mais comuns, "disse Gijs Mulders, professor assistente de astronomia na Universidad Adolfo Ibáñez em Santiago, Chile, e coautor da pesquisa. "Acreditamos que os planetas que eliminam as lacunas migrarão para o interior mais tarde."

O novo estudo é o primeiro a mostrar que o número de discos com lacunas nessas regiões corresponde ao número de exoplanetas gigantes em um sistema estelar. "Estudos anteriores indicaram que havia muito mais discos com lacunas do que exoplanetas gigantes detectados, "disse Mulders." Nosso estudo mostra que existem exoplanetas suficientes para explicar a frequência observada dos discos com lacunas em diferentes massas estelares. "

A correlação também se aplica a sistemas estelares com estrelas de baixa massa, onde os cientistas são mais propensos a encontrar exoplanetas rochosos massivos, também conhecido como Super-Terras. Van der Marel, que se tornará professor assistente na Universidade de Leiden, na Holanda, a partir de setembro de 2021, disse:"Estrelas de menor massa têm superterras mais rochosas - entre uma massa terrestre e uma massa de Netuno. Discos sem lacunas, que são mais compactos, levar à formação de Super-Terras. "

Esta ligação entre a massa estelar e a demografia planetária pode ajudar os cientistas a identificar quais estrelas devem visar na busca por planetas rochosos ao longo da Via Láctea. "Este novo entendimento das dependências de massa estelar ajudará a orientar a busca por pequenos, planetas rochosos como a Terra na vizinhança solar, "disse Mulders, que também faz parte da equipe Alien Earths financiada pela NASA. "Podemos usar a massa estelar para conectar os discos de formação de planetas em torno de estrelas jovens a exoplanetas em torno de estrelas maduras. Quando um exoplaneta é detectado, o material de formação de planetas geralmente se foi. Portanto, a massa estelar é uma 'etiqueta' que nos diz como o ambiente de formação do planeta poderia ser para esses exoplanetas. "

E tudo se resume a poeira. "Um elemento importante da formação do planeta é a influência da evolução da poeira, "disse van der Marel." Sem planetas gigantes, a poeira sempre irá para dentro, criando as condições ideais para a formação de menores, planetas rochosos perto da estrela. "

A pesquisa atual foi conduzida usando dados de mais de 500 objetos observados em estudos anteriores usando as antenas Banda 6 e Banda 7 de alta resolução do ALMA. Atualmente, O ALMA é o único telescópio que pode gerar imagens da distribuição de poeira milimétrica em resolução angular alta o suficiente para resolver os discos de poeira e revelar sua subestrutura, ou a falta dela. "Nos últimos cinco anos, O ALMA produziu muitas pesquisas instantâneas de regiões de formação de estrelas próximas, resultando em centenas de medições da massa de poeira do disco, Tamanho, e morfologia, "disse van der Marel." O grande número de propriedades de disco observadas nos permitiu fazer uma comparação estatística de discos protoplanetários com os milhares de exoplanetas descobertos. Esta é a primeira vez que uma dependência de massa estelar de discos com lacunas e discos compactos foi demonstrada com sucesso usando o telescópio ALMA. "

"Nossas novas descobertas ligam as belas estruturas de lacunas em discos observadas com o ALMA diretamente às propriedades dos milhares de exoplanetas detectados pela missão Kepler da NASA e outras pesquisas de exoplanetas, "disse Mulders." Os exoplanetas e sua formação nos ajudam a situar as origens da Terra e do Sistema Solar no contexto do que vemos acontecer em torno de outras estrelas. "