Hubble descobre um protoplaneta que poderia derrubar modelos de formação de planetas

O Telescópio Espacial Hubble da NASA fotografou evidências diretas da formação de um protoplaneta semelhante a Júpiter através do que os pesquisadores descrevem como um “processo intenso e violento”. A descoberta apóia uma teoria há muito discutida de como planetas como Júpiter se formaram, chamada de “instabilidade de disco”.

O novo mundo em construção está embutido em um disco protoplanetário de poeira e gás com uma estrutura espiral distinta que orbita em torno dele, cercando uma jovem estrela estimada em cerca de dois milhões de anos. Isso foi sobre a idade do nosso sistema solar, quando a formação do planeta estava em andamento. (O sistema solar tem atualmente 4,6 bilhões de anos.)

“A natureza é inteligente, pode produzir planetas de muitas maneiras diferentes”, disse Thayne Currie, do Telescópio Subaru e da Eureka Scientific, principal autor do estudo.

Todos os planetas são feitos de material que se originou em um disco estelar. A teoria dominante da formação de planetas jovianos é chamada de “acreção do núcleo”, uma abordagem de baixo para cima na qual planetas embutidos no disco crescem a partir de corpos minúsculos – variando em tamanho de grãos de poeira a rochas – e colidem e se unem enquanto orbitam um planeta. Estrela. Este núcleo gasoso então se acumula lentamente do disco. Por outro lado, a abordagem da instabilidade do disco é um modelo de cima para baixo no qual, à medida que um disco maciço em torno de uma estrela esfria, a gravidade faz com que o disco se desintegre rapidamente em um ou mais fragmentos da massa do planeta.

O planeta recém-formado, chamado AB Aurigae b, é provavelmente cerca de nove vezes maior que Júpiter e orbita sua estrela hospedeira a impressionantes 8,6 bilhões de milhas de distância – mais que o dobro da distância de Plutão ao nosso sol. A esta distância, levaria muito tempo, se o fizesse, para um planeta do tamanho de Júpiter se formar por acreção primária. Isso leva os pesquisadores a concluir que a instabilidade do disco permitiu que este planeta se formasse a uma distância tão grande. Ele contrasta fortemente com as previsões de formação de planetas pelo modelo de acreção de núcleo amplamente aceito.

A nova análise combina dados de dois instrumentos do Hubble: o Space Telescope Imaging Spectrometer e o Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrograph. Esses dados foram comparados com os obtidos pelo mais recente instrumento de imagem planetária chamado SCExAO no telescópio Subaru de 8,2 metros do Japão, localizado no cume de Mauna Kea, no Havaí. A riqueza de dados de telescópios espaciais e terrestres provou ser crucial, porque é muito difícil distinguir planetas menores de propriedades de disco complexas que não têm nada a ver com planetas.

“A explicação deste sistema é muito difícil”, disse Corey. “Essa é uma das razões pelas quais precisamos do Hubble para este projeto – uma imagem limpa para separar melhor a luz do disco e de qualquer planeta.”

A própria natureza também ajudou: o disco maciço de poeira e gás orbitando a estrela AB Aurigae inclinou-se quase de frente para nossa visão da Terra.

Curie enfatizou que a longevidade do Hubble desempenhou um papel especial em ajudar os pesquisadores a medir a órbita do protoplaneta. Ele era originalmente muito cético de que AB Aurigae b fosse um planeta. Dados de arquivo do Hubble, combinados com imagens da Subaru, provaram ser um ponto de virada em sua mudança de opinião.

“Não conseguimos detectar esse movimento em um ano ou dois”, disse Corey. “O Hubble forneceu uma linha de base de tempo, juntamente com os dados do Subaru, por 13 anos, o que foi suficiente para detectar o movimento orbital”.

“Este resultado melhora as observações terrestres e espaciais, e voltaremos no tempo com observações de arquivo do Hubble”, acrescentou Olivier Guyon, da Universidade do Arizona, Tucson, e do Telescópio Subaru, no Havaí. “AB Aurigae b foi agora observado em vários comprimentos de onda, e surgiu uma imagem consistente – uma imagem muito sólida.”

Os resultados da equipe foram publicados na edição de 4 de abril da astronomia natural.

“Esta nova descoberta é uma forte evidência de que alguns planetas gigantes gasosos podem se formar através do mecanismo de instabilidade do disco”, disse Alan Buss, da Carnegie Institution for Science, em Washington, DC. “Em última análise, a gravidade é tudo o que importa, pois os remanescentes do processo de formação de estrelas acabarão se unindo pela gravidade para formar planetas, de uma forma ou de outra”.

Compreender os primeiros dias da formação de planetas semelhantes a Júpiter fornece aos astrônomos um contexto maior na história do nosso sistema solar. Esta descoberta abre caminho para futuros estudos da composição química de discos protoplanetários como o AB Aurigae, incluindo o Telescópio Espacial James Webb da NASA.