JWST usa modo de interferometria para revelar dois protoplanetas em torno de uma estrela jovem
O sistema PDS 70 visto pelo modo de interferometria do JWST e após extenso processamento de dados. Uma estrela amarela marca a localização do PDS 70, com o PDS 70 bec também mostrado. O JWST mostra as emissões infravermelhas provenientes do disco. Crédito:Blakely et al, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2404.13032 O JWST está flexionando seus músculos com seu modo de interferometria. Os pesquisadores usaram-no para estudar um conhecido sistema extrassolar chamado PDS 70. O objetivo? Para testar o modo de interferometria e ver seu desempenho ao observar um alvo complexo.
O modo usa o NIRISS (Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph) do telescópio como interferômetro. É chamado de Interferometria de Mascaramento de Abertura (AMI) e permite que o JWST atinja seu mais alto nível de resolução espacial.
Uma equipe de astrônomos usou o AMI do JWST para observar o sistema PDS 70. PDS 70 é uma jovem estrela T-Tauri com cerca de 5,4 milhões de anos. Nessa tenra idade, o seu disco protoplanetário ainda o rodeia. O PDS 70 é um sistema bem estudado que chamou a atenção dos astrônomos. É único porque os seus dois planetas, PDS 70 b e c, fazem dele o único sistema de disco protoplanetário multiplanetário que conhecemos.
Os investigadores queriam determinar com que facilidade o AMI encontraria os dois planetas conhecidos do PDS 70 e o que mais poderia observar no sistema.
Seu artigo de pesquisa é intitulado "O Interferômetro James Webb:Detecções interferométricas baseadas no espaço de PDS 70 b e c em 4,8 µm." Está disponível no servidor de pré-impressão arXiv e ainda não foi revisado por pares. O autor principal é Dori Blakely, do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Victoria, BC, Canadá.
PDS 70 é conhecido por seu par de planetas. PDS 70 b tem cerca de 3,2 massas de Júpiter e segue um período orbital de 123 anos. PDS 70 c tem cerca de 7,5 massas de Júpiter e segue uma órbita de 191 anos. Uma das coisas mais intrigantes sobre o sistema é que o PDS 70 b parece ter seu próprio disco de acréscimo. O sistema também mostra evidências intrigantes de um terceiro corpo, talvez outra estrela.
A interferometria do JWST detectou facilmente ambos os planetas. Na verdade, as observações encontraram evidências de emissões de discos circunplanetários em torno de PDS 70 b e c. “Nossa fotometria do PDS 70 b e c fornece evidências da emissão de discos circunplanetários”, escrevem os pesquisadores.
Isso significa que podemos ver a estrela e o seu disco protoplanetário, onde os planetas se formam, e os discos circunplanetários individuais em torno de cada planeta. Esses discos são onde as luas se formam, e vê-los em um sistema a 366 anos-luz de distância é muito impressionante.
Essas imagens são de pesquisas anteriores que usaram o JWST, mas não seu modo de interferometria. A linha superior é do filtro F187N do telescópio e a linha inferior é do filtro F480M do telescópio. A coluna da esquerda mostra as imagens completas. A coluna do meio mostra o sistema com o disco subtraído. A coluna da direita mostra o sistema com o disco e os dois planetas conhecidos extraídos. O que resta é um potencial terceiro planeta, o planeta “d”, e uma característica semelhante a um braço e um potencial fluxo de acreção. Crédito:V. Christiaens et al, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2403.04855
As observações AMI do JWST também encontraram uma terceira fonte pontual. Sua luz é diferente da luz do par de planetas e mais semelhante à luz da estrela. Se for outro planeta, sua composição é diferente dos demais. Se não for outro planeta, isso não significa que necessariamente tenha que ser outra estrela. O JWST pode estar vendo luz estelar dispersa de outra estrutura gasosa e empoeirada ou aglomerado no disco.
“Isto indica que o que observamos não se deve a uma simples estrutura interna do disco, e pode sugerir uma morfologia complexa do disco interno, como uma espiral ou características irregulares”, explicam os investigadores.
A terceira fonte inexplicável poderia ser algo mais exótico. Pesquisas anteriores também identificaram a fonte e sugeriram que poderia ser um fluxo de acreção fluindo entre PDS 70 b e c. “Interpretamos o seu sinal na vizinhança direta do planeta c como o rastreio da corrente de acreção que alimenta o seu disco circunplanetário”, escreveram os autores da investigação anterior.
Ou, talvez o mais emocionante, a fonte poderia ser outro planeta. “Outro cenário é que o sinal que observamos se deve a um planeta adicional no interior da órbita de PDS 70 b”, explicam os autores. “Serão necessárias observações de acompanhamento para determinar a natureza desta emissão”, escrevem os autores.
Parte do sucesso das observações vem do que não detectou. Os discos protoplanetários são empoeirados e difíceis de examinar. O JWST tem uma vantagem porque pode ver luz infravermelha. Quando usado no modo interferometria, é uma ferramenta poderosa. O fato de não ter conseguido detectar nenhum outro planeta é um progresso. “Além disso, colocamos as restrições mais profundas em planetas adicionais”, em parte do disco. Estas restrições ajudarão futuros investigadores a examinar o sistema PDS 70 e outros sistemas extrasolares.
Os resultados também mostram outro ponto forte do AMI:a sua capacidade de ver partes do espaço de parâmetros que outros telescópios não conseguem. "Além disso, nossos resultados mostram que o NIRISS/AMI pode medir com segurança a astrometria relativa e os contrastes de planetas jovens em uma parte do espaço de parâmetros (pequenas separações e contrastes moderados a altos) que é exclusivo deste modo de observação e inacessível a todas as outras instalações atuais. em 4,8 µm", explicam os autores.
O JWST já estabeleceu o seu lugar na história da astronomia. Cumpriu a sua promessa e já contribuiu significativamente para a nossa compreensão do cosmos. As observações do telescópio com o modo de interferometria de mascaramento de abertura consolidarão ainda mais o seu lugar na história.
“Aqui, usando o poder do interferômetro James Webb, detectamos PDS 70, seu disco externo e seus dois protoplanetas, b e c. Estes são os primeiros planetas detectados com interferometria baseada no espaço”, escrevem os autores.
