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Sistema de três sóis irá formar planetas desalinhados

Com informações do ESO - 04/09/2020

Sistema de três sóis irá formar planetas desalinhados
O objeto possui um disco de formação planetária distorcido com um anel desalinhado. A imagem obtida pelo SPHERE (à direita) permitiu observar pela primeira vez a sombra que este anel lança sobre o resto do disco, o que ajudou a determinar a forma tridimensional do anel e do disco em geral. A imagem da esquerda mostra uma impressão artística da região interna do disco, incluindo o anel, baseada na forma tridimensional reconstruída pela equipe.
[Imagem: ESO/L. Calçada, Exeter/Kraus et al.]

Sistema planetário confuso

Astrônomos encontraram a primeira evidência direta de que grupos de estrelas podem destruir seus discos de formação planetária, deixando-os distorcidos e com anéis inclinados.

Isto sugere que planetas exóticos - talvez parecidos a Tatooine do filme Guerra nas Estrelas - podem se formar em anéis inclinados em discos distorcidos ao redor de estrelas múltiplas. O anel desalinhado situa-se na parte interna do disco, próximo às três estrelas.

Para comparação, o nosso Sistema Solar é notavelmente plano, com os planetas orbitando todos no mesmo plano. No entanto, este não é sempre o caso, especialmente em discos de formação planetária situados em torno de estrelas múltiplas, tal como acontece com o objeto deste novo estudo: GW Orionis.

Este sistema, localizado a cerca de 1.300 anos-luz de distância da Terra, na constelação de Órion, tem três estrelas e um disco deformado e quebrado ao redor.

"As nossas imagens revelam um caso extremo onde o disco não é de modo nenhum plano, mas sim distorcido e com um anel desalinhado que se separou do disco," explicou Stefan Kraus, da Universidade de Exeter, no Reino Unido, que liderou a pesquisa, feita graças às observações com o telescópio óptico VLT e com o radiotelescópio ALMA, ambos no Chile.

Sistema de três sóis irá formar planetas desalinhados
A imagem ALMA (à esquerda) mostra a estrutura anelar do disco, com o anel mais interno separado do resto do disco. As observações SPHERE (à direita) permitiram reconstruir a sua forma distorcida.
[Imagem: ESO/Exeter/Kraus et al., ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)]

Órbitas desalinhadas

As imagens também revelaram que o anel interno contém 30 massas terrestres de poeira, o que pode ser suficiente para formar planetas.

"Qualquer planeta que se forme dentro do anel desalinhado irá orbitar as estrelas em órbitas muito oblíquas. Prevemos descobrir muitos planetas em órbitas oblíquas bastante separadas em futuras campanhas de obtenção de imagens de planetas, por exemplo com o ELT," disse Alexander Kreplin, referindo-se ao Extremely Large Telescope do ESO, previsto para começar a trabalhar em meados desta década.

O fato de mais de metade das estrelas no céu nascer com uma ou mais companheiras gera expectativas interessantes: a possível existência de uma população desconhecida de exoplanetas que orbitam as suas estrelas em órbitas muito inclinadas e distantes.

E a técnica mais utilizada hoje para encontrar exoplanetas - a técnica do trânsito planetário - só consegue detectar planetas bem alinhadas com sua estrela em relação à Terra, o que deve elevar muito as estimativas de quantos planetas existem em nossa galáxia. Mesmo assim, já conhecemos pelo menos um sistema de três sóis com planetas na zona habitável.

Sistema de três sóis irá formar planetas desalinhados
Aqui as imagens do ALMA e do SPHERE foram sobrepostas.
[Imagem: ESO/Exeter/Kraus et al., ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)]

Controvérsias

Para chegar a estas conclusões, a equipe observou o GW Orionis durante 11 anos. A campanha começou em 2008 com o instrumento AMBER e posteriormente o Gravity, ambos montados no Interferômetro do VLT, que combina a radiação coletada por diferentes telescópios do VLT. Estes instrumentos foram utilizados para estudar a dança gravitacional das três estrelas do sistema e mapear as suas órbitas.

Os cientistas observaram também este sistema com o instrumento SPHERE e com o radiotelescópio ALMA, o que permitiu obter imagens do anel interno, confirmando seu desalinhamento. O SPHERE também permitiu ver pela primeira vez a sombra que este anel lança no resto do disco, o que ajudou a determinar a forma tridimensional do anel e do disco em geral.

A equipe internacional, que inclui pesquisadores do Reino Unido, Bélgica, Chile, França e Estados Unidos, combinou suas observações exaustivas com simulações computacionais para compreender o que tinha acontecido ao sistema. Pela primeira vez, eles foram capazes de vincular claramente os desalinhamentos observados ao teórico "efeito de ruptura do disco", o que sugere que a atração gravitacional conflituosa das estrelas nos diferentes planos pode efetivamente deformar e quebrar seus discos protoplanetários.

Mas há outros astrônomos que acreditam que já deve existir ao menos um planeta nesse sistema. "Pensamos que é necessária a presença de um planeta entre estes anéis para explicar porque é que o disco se partiu," disse Jiaqing Bi da Universidade Victoria, no Canadá, que liderou outro estudo sobre o GW Orionis, publicado em maio deste ano. Esta equipe identificou três anéis de poeira nas observações do ALMA, sendo o anel mais externo o maior já observado em discos de formação planetária.

Observações futuras com o ELT do ESO e outros telescópios poderão ajudar os astrônomos a desvendar completamente a natureza do GW Orionis e a revelar planetas jovens em formação em torno das suas três estrelas.

Bibliografia:

Artigo: A triple star system with a misaligned and warped circumstellar disk shaped by disk tearing
Autores: Stefan Kraus, Alexander Kreplin, Alison K. Young, Matthew R. Bate, John D. Monnier, Tim J. Harries, Henning Avenhaus, Jacques Kluska, Anna S. E. Laws, Evan A. Rich, Matthew Willson, Alicia N. Aarnio, Fred C. Adams, Sean M. Andrews, Narsireddy Anugu, Jaehan Bae, Theo ten Brummelaar, Nuria Calvet, Michel Curé, Claire L. Davies, Jacob Ennis, Catherine Espaillat, Tyler Gardner, Lee Hartmann, Sasha Hinkley, Aaron Labdon, Cyprien Lanthermann, Jean-Baptiste LeBouquin, Gail H. Schaefer, Benjamin R. Setterholm, David Wilner, Zhaohuan Zhu
Revista: Science
Vol.: 369, Issue 6508, pp. 1233-1238
DOI: 10.1126/science.aba4633

Artigo: GW Ori: Interactions between a Triple-star System and Its Circumtriple Disk in Action
Autores: Jiaqing Bi, Nienke van der Marel, Ruobing Dong, Takayuki Muto, Rebecca G. Martin, Jeremy L. Smallwood, Jun Hashimoto, Hauyu Baobab Liu, Hideko Nomura, Yasuhiro Hasegawa, Michihiro Takami, Mihoko Konishi, Munetake Momose, Kazuhiro D. Kanagawa, Akimasa Kataoka, Tomohiro Ono, Michael L. Sitko, Sanemichi Z. Takahashi, Kengo Tomida, Takashi Tsukagoshi
Revista: The Astrophysical Journal
Vol.: 895, Number 1
DOI: 10.3847/2041-8213/ab8eb4





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