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ALMA descobre armadilha de poeira e fábrica de cometas

ALMA descobre armadilha de poeira e fábrica de cometas
Esta concepção artística mostra a armadilha de poeira no sistema Oph-IRS 48. Esta armadilha de poeira dá às minúsculas rochas do disco um porto seguro onde se podem aglutinar e crescer até atingir o tamanho necessário para poderem sobreviver por si mesmas, acreditam os astrônomos. [Imagem: ESO/L. Calçada]

Movimento "anti-entrópico"

Com o auxílio do Telescópio ALMA, astrônomos obtiveram uma imagem de uma região em torno de uma estrela jovem, onde partículas de poeira podem crescer juntando-se umas às outras.

Esta é a primeira vez que uma armadilha de poeira deste tipo é claramente observada e modelada, resolvendo assim um mistério de longa data relativo ao modo como as partículas de poeira nos discos crescem até atingirem tamanhos suficientemente grandes, que as levem eventualmente a formarem cometas, planetas e outros corpos rochosos.

Embora já se saiba da existência de inúmeros planetas em torno de outras estrelas, os astrônomos ainda não compreendem bem como é que estes corpos se formam.

Da mesma forma, existem muitos aspectos na formação de cometas, planetas e outros corpos rochosos que permanecem um mistério.

Agora, novas observações que utilizam o potencial do ALMA começam a responder a uma das maiores perguntas: como é que pequeníssimos grãos de poeira situados no disco em torno de uma estrela jovem crescem mais e mais, até atingirem o tamanho de cascalho ou mesmo pedregulhos com mais de um metro?

Os modelos de computador sugerem que os grãos de poeira crescem quando colidem uns com os outros, aglutinando-se. No entanto, quando estes grãos maiores chocam de novo a alta velocidade, ficam muitas vezes desfeitos em pedaços, voltando ao ponto de partida.

Mesmo quando isso não acontece, os modelos mostram que os grãos maiores rapidamente se deslocam para o interior devido à fricção entre a poeira e o gás, caindo assim na estrela progenitora, o que não lhes deixa nenhuma hipótese de crescer mais.

Assim, os grãos de poeira precisam de um porto seguro onde as partículas possam continuar a crescer até atingirem um tamanho que lhes permita sobreviver por si mesmas.

Armadilha de poeira

A solução proposta é uma "armadilhas de poeira" - mas, até agora, não havia qualquer prova observacional da sua existência.

A origem da armadilha de poeira, que neste caso é um vórtice no gás do disco, tem um tempo de vida médio de algumas centenas de milhares de anos. Apesar disso, mesmo quando a armadilha de poeira já não funciona, a poeira acumulada na armadilha demorará milhões de anos para dispersar-se, o que dá ainda imenso tempo aos grãos de poeira para crescerem mais.

Nienke van der Marel, pesquisadora do Observatório de Leiden, Holanda, estava utilizando o ALMA em conjunto com seus colegas para estudar o disco de poeira em um sistema chamado Oph-IRS 48 - Oph corresponde à constelação de Ofiúco (ou Serpentário), e IRS significa fonte infravermelha. A distância da Terra a Oph-IRS 48 é cerca de 400 anos-luz.

A equipe descobriu que a estrela está rodeada por um anel de gás com um buraco central, criado muito provavelmente por um planeta invisível ou por uma estrela companheira. Observações anteriores, obtidas com o telescópio VLT já tinham mostrado que as pequenas partículas de poeira formam uma estrutura similar em forma de anel.

Mas a nova imagem do ALMA, mostrando o local onde se encontram as partículas maiores, com tamanhos da ordem do milímetro, é muito diferente.

"A princípio, a forma da poeira na imagem pegou-nos completamente desprevenidos," diz van der Marel. "Em vez do anel que esperávamos ver, encontramos uma forma muito clara em forma de caju! Tivemos que nos convencer que o que estávamos vendo era real, mas o sinal forte e a nitidez das observações ALMA não deixavam margem para dúvidas. Foi aí que nos demos conta do que tínhamos descoberto".

O que tinha sido descoberto era uma região onde os grãos de poeira maiores se encontravam presos e podiam crescer muito mais ao colidir e aglutinar-se uns com os outros.

Era uma armadilha de poeira - exatamente o que os teóricos procuravam.

"Provavelmente estamos vendo uma espécie de fábrica de cometas, já que as condições são propícias ao crescimento das partículas, desde o milímetro até o tamanho de cometas. Não é provável que a poeira dê origem a planetas a esta distância da estrela. Mas, num futuro muito próximo, o ALMA será capaz de observar estas armadilhas de poeira muito mais próximas das estrelas progenitoras, onde os mesmos fenômenos estão ocorrendo. Tais locais seriam efetivamente os berços de planetas recém-nascidos," explicou van der Marel.

Uma armadilha de poeira forma-se quando partículas de poeira grandes se movem em direção a regiões de alta pressão. Os modelos de computador mostram que tais regiões de alta pressão podem ter origem nos movimentos do gás situado na periferia de um buraco de gás - tal como o encontrado neste disco.

Bibliografia:

A major asymmetric dust trap in a transition disk
Nienke van der Marel, Ewine F. van Dishoeck, Simon Bruderer, Til Birnstiel, Paola Pinilla, Cornelis P. Dullemond, Tim A. van Kempen, Markus Schmalzl, Joanna M. Brown, Gregory J. Herczeg, Geoffrey S. Mathews, Vincent Geers
Science
Vol.: 340 no. 6137 pp. 1199-1202
DOI: 10.1126/science.1236770




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