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Estranha formação de planetas encontrada

Um disco em formação de planetas estranhamente deformado circunda um trio distante de estrelas. Em uma das danças cósmicas mais complexas que os astrônomos já viram, três anéis de gás e poeira circundam um trio de estrelas. O sistema estelar GW Orionis, localizado a cerca de 1.300 anos-luz de distância na constelação de Orion (as três Marias), inclui um par de estrelas jovens presas em um próximo do-si-do com uma terceira estrela fazendo loops ao redor de ambas. Ao redor das três estrelas existe um disco de poeira e gás fragmentado, onde os planetas poderiam um dia se formar.

Ao contrário do disco plano que deu origem aos planetas em nosso sistema solar, o disco de GW Orionis consiste em três loops, com um anel médio empenado e um anel interno ainda mais torcido em um ângulo alegre em relação aos outros dois. A geometria bizarra deste sistema, o primeiro conhecido de seu tipo, é relatada em dois estudos recentes por dois grupos de astrônomos. Mas como GW Orionis se formou é um mistério, com as duas equipes fornecendo ideias concorrentes para o nascimento do sistema de três estrelas e anéis.

Em um estudo de 4 de setembro na Science, o astrônomo Stefan Kraus, da Universidade de Exeter, na Inglaterra, e seus colegas sugeriram que os puxões e torques gravitacionais do balé de três estrelas rasgaram e deformaram o disco primordial. Mas em um estudo de 20 de maio no Astrophysical Journal Letters, Jiaqing Bi, da Universidade de Victoria, no Canadá, e seus colegas acham que a culpa é de um planeta recém-nascido.

“A questão é como você realmente forma esses sistemas”,

diz o físico teórico Giuseppe Lodato, da Universidade de Milão, que não estava em nenhuma das equipes.

“Pode haver diferentes mecanismos que podem fazer isso.”

Os astrônomos viram discos inclinados de gás e poeira em torno de sistemas estelares binários, mas não sistemas com mais de duas estrelas (SN: 30/07/14). Cerca de metade das estrelas na galáxia têm pelo menos uma companheira estelar, e seus planetas freqüentemente têm órbitas inclinadas em relação às estrelas, girando mais como uma corda de pular do que um Hula-Hoop (SN: 01/11/13).

Esse desalinhamento poderia se originar no disco em que os planetas nasceram: se o disco estivesse torto, os planetas também estariam. Cerca de uma década atrás, os astrônomos perceberam pela primeira vez que GW Orionis tem três estrelas e um disco formador de planetas, e os cientistas se esforçaram para ver mais de perto. (Na época, era impossível dizer se aquele disco era um único loop ou não.)

A equipe de Bi e a equipe de Kraus miraram o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array no Chile no sistema de três estrelas. Ambos os grupos avistaram o trio de estrelas: uma cerca de 2,5 vezes e outra cerca de 1,4 vezes a massa do Sol orbitando uma à outra uma vez a cada 242 dias, e outra 1,4 vez a estrela de massa solar orbitando o par interno a cada 11 anos. As observações também revelaram três anéis distintos de poeira e gás circundando as estrelas. O anel mais próximo do trio estelar fica cerca de 46 vezes a distância da Terra ao Sol; o do meio, cerca de 185 vezes a distância Terra-Sol; e o anel mais externo cerca de 340 vezes essa distância. Para uma perspectiva, Netuno tem cerca de 30 vezes a distância da Terra ao sol. Esse anel interno está fortemente desalinhado em relação aos outros anéis e estrelas, as equipes descobriram.

O grupo de Kraus adicionou observações do Very Large Telescope do European Southern Observatory para mostrar a sombra do anel interno no interior do loop do meio. Essa sombra revelou que o anel do meio está empenado, subindo de um lado e para baixo do outro. Em seguida, os dois grupos realizaram simulações de computador para descobrir como o sistema se formou.

É aqui que suas conclusões começam a divergir, diz Bi. Sua equipe sugere que um planeta recém-formado, ainda não descoberto, limpou sua órbita de gás e poeira, separando o anel interno do resto do disco (SN: 16/7/19). Depois que o disco foi dividido, o anel interno ficou livre para girar em torno das estrelas, estabelecendo-se em seu alinhamento enviesado. Simulações da equipe de Kraus, no entanto, descobriram que a gravidade caótica da dança orbital das estrelas triplas por si só era suficiente para quebrar o disco, um fenômeno chamado de ruptura do disco. Cada estrela tende a manter o disco alinhado consigo mesmo, e o cabo-de-empenamento entortou e cortou o disco, torcendo ainda mais o anel interno. Estudos teóricos sugeriram que o rompimento do disco pode acontecer em vários sistemas estelares, mas esta é a primeira vez que foi visto na vida real, afirma Kraus.

“Acho que é plausível que possa haver planetas em algum lugar do sistema, mas eles não são necessários para explicar o desalinhamento”.

“Não precisamos invocar planetas não descobertos para explicar o que vemos.”

afirmou Kraus, o líder da equipe

A diferença pode estar nas suposições que os grupos fizeram sobre as propriedades do disco, em particular sua viscosidade, diz o astrofísico Nienke van der Marel, colega de Bi na Universidade de Victoria. Um disco mais viscoso se romperia como Kraus e seus colegas propõem, mas um disco menos viscoso precisa de um planeta para se quebrar, diz ela.

Ela acha que o trabalho de sua equipe é mais realista com base em observações de outros sistemas estelares. Mas com a tecnologia atual, não há como saber como são realmente as propriedades do disco do GW Orionis. E nenhum dos grupos conseguiu explicar o que fez o disco se dividir em três. “Não sabemos realmente o que está causando o anel externo”, diz Klaus. Lodato, que previu o efeito de rompimento do disco em 2013, acredita que GW Orionis é a prova de que o fenômeno realmente existe. Naquela época, Lodato e colegas estavam “muito preocupados” que suas simulações mostrassem um efeito que foi introduzido pelos cálculos, não pela física real, diz ele. “Agora, as observações nos dizem que isso realmente acontece.” Futuros telescópios também podem detectar o planeta, se ele existir, diz van der Marel.

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