2292: Estrelas massivas crescem da mesma forma que estrelas leves, apenas maiores

Imagem ALMA da proto-estrela massiva G353.273+0.641. A emissão compacta em torno da proto-estrela central, do disco e do invólucro gasoso é vista em tons avermelhados, amarelados e azulados. A assimetria no disco é claramente visível com as observações de alta resolução do ALMA.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Motogi et al.

Os astrónomos obtiveram a primeira vista detalhada, de face, de um disco gasoso que alimenta o crescimento de uma enorme estrela bebé. Eles descobriram que partilha muitas características usuais com estrelas bebés mais leves, o que implica que o processo de formação é o mesmo, independentemente da massa final. Esta descoberta abre o caminho para uma melhor compreensão da formação estelar.

Uma proto-estrela, uma estrela bebé ainda no processo de formação, é alimentada por um disco de gás circundante que cai em direcção ao centro. Os detalhes do processo, como o porquê das estrelas se formarem com uma gama ampla de massas, ainda não são claros. As estrelas de baixa massa que se formam na vizinhança do Sistema Solar permitem que os astrónomos observem de perto o processo. Por outro lado, as proto-estrelas massivas são raras e até as mais próximas estão bem longe de nós.

Kazuhito Motogi, professor assistente da Universidade de Yamaguchi, Japão, e a sua equipa utilizaram o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para observar uma proto-estrela massiva chamada G353.273+0.641 (abreviada G353). Localizada a 5500 anos-luz de distância na direcção da constelação de Escorpião, G353 tem dez vezes a massa do Sol e ainda está a crescer. É um alvo único entre as proto-estrelas massivas, porque podemos observar o seu disco gasoso a partir de cima. O ALMA revelou vistas detalhas de várias outras enormes estrelas infantis; no entanto, a maioria delas são vistas de lado, dificultando a observação das regiões internas dos discos.

As observações do ALMA capturaram um disco giratório em torno de G353 com um raio oito vezes maior do que a órbita de Neptuno. Pode parecer gigantesco, mas é um dos discos mais pequenos já encontrados em torno de uma proto-estrela enorme. O ALMA também descobriu um invólucro de gás em torno do sistema três vezes maior do que o disco.

“Nós medimos o ritmo de acreção do gás do invólucro externo para o disco interno,” comentou Motogi. “Isto ajuda-nos a estimar a idade da estrela bebé. Surpreendentemente, tem apenas 3000 anos, a mais jovem das proto-estrelas massivas conhecidas. Estamos a testemunhar a primeira fase do crescimento de uma estrela gigante.”

Curiosamente, o disco não é uniforme; o seu lado sudeste é mais brilhante do que outras partes, sendo a primeira vez que os astrónomos veem um disco assimétrico em torno de uma proto-estrela massiva. A equipa também encontrou instabilidade no disco, disco este que parece que se vai fragmentar; o que pode estar a provocar a assimetria. Estas características são observadas frequentemente em torno de proto-estrelas mais pequenas, sugerindo que os processos físicos essenciais são os mesmos na formação de estrelas de baixa massa e massa elevada.

“Estudos anteriores haviam sugerido que o processo de formação podia ser diferente para estrelas de massas diferentes,” disse Motogi. “As nossas observações mostram a similaridade: um passo importante para entender como as proto-estrelas massivas ganham massa a partir dos seus arredores.”

Astronomia On-line
9 de Julho de 2019

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2133: Dois planetas observados directamente a crescer em torno de uma jovem estrela

Impressão de artista que mostra os dois exoplanetas gigantes em órbita da jovem estrela PDS 70. Estes planetas ainda estão a crescer através da acreção de material a partir de um disco circundante. No processo, esculpiram gravitacionalmente uma grande divisão no disco. A lacuna estende-se a distâncias equivalentes à distância das órbitas de Úrano e Neptuno no nosso Sistema Solar.
Crédito: J. Olmsted (STScI)

Os astrónomos fotografaram directamente dois exoplanetas que esculpem, gravitacionalmente, uma grande divisão dentro de um disco de formação planetária em redor de uma jovem estrela. Embora já tenham sido observados directamente mais de uma dúzia de exoplanetas, este é apenas o segundo sistema multi-planetário a ser fotografado (o primeiro foi um sistema com quatro planetas em órbita da estrela HR 8799). Ao contrário de HR 8799, os planetas neste sistema ainda estão a crescer a partir da acreção de material do disco.

“Esta é a primeira detecção inequívoca de um sistema com dois planetas que criam uma lacuna no disco,” comenta Julien Girard do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, no estado norte-americano de Maryland.

A estrela hospedeira, conhecida como PDS 70, está localizada a cerca de 370 anos-luz da Terra. A jovem estrela com 6 milhões de anos é um pouco mais pequena e menos massiva que o nosso Sol e ainda está a acumular gás. É rodeada por um disco de gás e poeira que tem uma grande abertura que se estende de mais ou menos 3 a 6,1 mil milhões de quilómetros.

PDS 70 b, o planeta mais interior conhecido, está localizado dentro da divisão do disco a uma distância de aproximadamente 3,2 mil milhões de quilómetros da sua estrela, equivalente à órbita de Úrano no nosso Sistema Solar. A equipa estima que tenha uma massa 4 a 17 vezes superior à de Júpiter. Foi detectado pela primeira vez em 2018.

PDS 70 c, o planeta recém-descoberto, está localizado perto da orla externa da lacuna do disco, a cerca de 5,3 mil milhões de quilómetros da estrela, parecida à distância de Neptuno ao Sol. É menos massivo do que o planeta b, entre uma e dez vezes a massa de Júpiter. As duas órbitas planetárias estão perto de uma ressonância de 2 para 1, o que significa que o planeta interior orbita a estrela duas vezes no tempo que leva o planeta mais exterior a completar uma órbita.

A descoberta destes dois mundos é importante porque fornece evidências directas de que a formação de planetas pode varrer material suficiente de um disco proto-planetário para criar uma lacuna observável.

“Com instalações como o ALMA, Hubble ou grandes telescópios ópticos terrestres com ópticas adaptativas, vemos discos com anéis e lacunas por toda a parte. A questão ainda em aberto é: existem aí planetas? Neste caso, a resposta é sim,” explicou Girard.

A equipa detectou PDS 70 c a partir do solo, usando o espectrógrafo MUSE acoplado ao VLT (Very Large Telescope) do ESO. A sua nova técnica depende da combinação da alta resolução espacial fornecida pelo telescópio de metros, equipado com quatro lasers, e da resolução espectral média do instrumento que permite cingir-se à luz emitida pelo hidrogénio, que é um sinal de acreção de gás.

“Este novo modo de observação foi desenvolvido para estudar galáxias e enxames estelares a uma maior resolução espacial. Mas este novo modo também é adequado para fotografar exoplanetas, que não foi de todo o objectivo principal científico do instrumento MUSE,” explicou Sebastiaan Haffert do Observatório de Leiden, autor principal do estudo.

“Ficámos muito surpresos quando encontrámos o segundo planeta,” comentou Haffert.

No futuro, o Telescópio Espacial James Webb da NASA poderá ser capaz de estudar este sistema e outros berçários planetários usando uma técnica espectral similar para se restringir a vários comprimentos de onda do hidrogénio. Isto permitirá que os cientistas possam medir a temperatura e a densidade do gás no disco, o que ajudaria a nossa compreensão do crescimento dos planetas gigantes. O sistema também pode ser alvo da missão WFIRST, que transportará uma demonstração tecnológica de um coronógrafo de alto desempenho que pode bloquear a luz da estrela a fim de revelar a luz mais fraca do disco circundante e dos planetas que o acompanham.

Estes resultados foram publicados na edição de 3 de Junho da revista Nature.

Astronomia On-line
7 de Junho de 2019



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