4760: Gás veloz fluindo para longe de cintura de asteróides de jovem estrela pode ser provocado pela vaporização de cometas gelados

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista do sistema NO Lup.
Crédito: Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge

Os astrónomos detectaram o gás monóxido de carbono em movimento rápido fluindo de uma estrela jovem de baixa massa: um estágio único na evolução planetária que pode fornecer uma visão sobre como o nosso próprio Sistema Solar evoluiu e sugere que a maneira como os sistemas se desenvolvem pode ser mais complicada do que se pensava.

Embora não esteja claro como o gás está a ser expelido tão depressa, uma equipa de investigadores, liderada pela Universidade de Cambridge, pensa que pode ser produzido a partir de cometas gelados sendo vaporizados na cintura de asteróides da estrela. Os resultados foram aceites para publicação na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e serão apresentados na conferência virtual “Five Years After HL Tau”.

A detecção foi feita com o ALMA (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) no Chile, como parte de um levantamento de estrelas jovens de ‘classe III’, relatado num artigo científico anterior. Algumas destas estrelas de classe III estão rodeadas por discos de detritos, que se pensa serem formados por colisões contínuas de cometas, asteróides e outros objectos sólidos, conhecidos como planetesimais, nos confins de sistemas planetários recentemente formados. Os remanescentes de poeira e detritos destas colisões absorvem a luz das suas estrelas centrais e re-irradiam essa energia como um brilho fraco que pode ser estudado com o ALMA.

Nas regiões internas dos sistemas planetários, espera-se que os processos de formação planetária resultem na perda de toda a poeira mais quente, e as estrelas da classe III são aquelas que ficam com – no máximo – poeira ténue e fria. Estas ténues cinturas de poeira fria são semelhantes aos discos de detritos vistos em torno de outras estrelas, idênticos à Cintura de Kuiper do nosso próprio Sistema Solar, que é conhecida por hospedar asteróides muito maiores e cometas.

No levantamento, descobriu-se que a estrela em questão, NO Lup, que tem cerca de 70% da massa do nosso Sol, tem um disco empoeirado de baixa massa, mas é a única estrela da classe III onde foi detectado o gás monóxido de carbono, a primeira vez para este tipo de estrela jovem com o ALMA. Embora se saiba que muitas estrelas jovens ainda hospedam os discos formadores de planetas ricos em gás a partir dos quais nascem, o de NO Lup é mais evoluído, e seria de esperar que tivesse perdido este gás primordial após a formação dos seus planetas.

Embora a detecção do gás monóxido de carbono seja rara, o que tornou a observação única foi a escala e a velocidade do gás, o que levou a um estudo de acompanhamento para explorar o seu movimento e origens.

“Só a detecção do gás monóxido de carbono já foi empolgante, já que nenhuma outra jovem estrela deste tipo tinha sido previamente fotografada com o ALMA,” disse o autor principal Joshua Lovell, estudante de doutoramento do Instituto de Astronomia de Cambridge. “Mas quando olhámos mais atentamente, encontrámos algo ainda mais invulgar: dada a distância a que o gás estava da estrela, movia-se muito mais depressa do que o esperado. Isto intrigou-nos durante algum tempo.”

Grant Kennedy, da Universidade de Warwick, que liderou o trabalho de modelagem do estudo, apresentou uma solução para o quebra-cabeças. “Encontrámos uma maneira simples de o explicar: ao modelar um anel de gás, mas dando ao gás um impulso extra para fora,” disse. “Outros modelos foram usados para explicar os discos jovens com mecanismos semelhantes, mas este disco é mais como um disco de detritos onde não tínhamos testemunhado ventos antes. O nosso modelo mostrou que o gás é totalmente consistente com um cenário em que está sendo lançado para fora a cerca de 22 km/s, muito mais rápido do que qualquer velocidade orbital estável.”

Uma análise posterior também mostrou que o gás pode ser produzido durante as colisões entre asteróides, ou durante períodos de sublimação – a transição do estado sólido para o estado gasoso – à superfície dos cometas da estrela, que devem ser ricos em monóxido de carbono gelado.

Foram recolhidas recentemente evidências do mesmo processo no nosso próprio Sistema Solar com a missão New Horizons da NASA, quando observou o objecto Ultima Thule (ou Arrokoth) em 2019, da Cintura de Kuiper, e encontrou a evolução de sublimação à superfície do corpo gelado, que teve lugar há cerca de 4,5 mil milhões de anos. O mesmo evento que vaporizou cometas no nosso próprio Sistema Solar há milhares de milhões de anos pode, portanto, ter sido capturado pela primeira vez a mais de 400 anos-luz de distância, num processo que pode ser comum em torno de estrelas formadoras de planetas, e que pode ter implicações na evolução de todos os cometas, asteróides e planetas.

“Esta estrela fascinante está a lançar luz sobre os tipos de processos físicos que moldam os sistemas planetários logo após nascerem, logo depois de terem emergido de serem envoltos pelo seu disco protoplanetário,” disse o co-autor Professor Mark Wyatt, também do Instituto de Astronomia de Cambridge. “Embora tenhamos visto gás produzido por planetesimais em sistemas mais antigos, o ritmo de libertação no qual o gás está a ser produzido neste sistema e a sua natureza de fluxo são bastante notáveis, e apontam para uma fase de evolução do sistema planetário que estamos aqui a testemunhar pela primeira vez.”

Embora o puzzle ainda não esteja totalmente resolvido, e seja necessária uma modelagem mais detalhada para entender como o gás está a ser expelido tão rapidamente, o que é certo é que este sistema será alvo de medições de acompanhamento mais intensas.

“Esperamos que o ALMA esteja online novamente no próximo ano e faremos questão de observar este sistema novamente em mais detalhes,” disse Lovell. “Tendo em conta o que aprendemos sobre este estágio inicial da evolução dos sistemas planetários com apenas uma curta observação de 30 minutos, ainda há muito mais que este sistema nos pode dizer.”

Astronomia On-line
4 de Dezembro de 2020