ALMA diferencia dois “gritos” de nascimento de uma única protoestrela

Imagem ALMA da protoestrela MMS5/OMC-3. A protoestrela está localizada no centro e as correntes de gás são expelidas para este e oeste (esquerda e direita). O fluxo lento é visto em tons laranja e o jato veloz em tons de azul. É óbvio que os eixos do fluxo e do jato estão desalinhados.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Matsushita et al.

Os astrónomos revelaram as origens enigmáticas de duas correntes diferentes de gás numa estrela bebé. Usando o ALMA, descobriram que o fluxo lento e o jacto veloz de uma protoestrela apresentam eixos desalinhados e que o primeiro começou a ser expelido antes do segundo. As origens destes dois fluxos têm sido um mistério, mas estas observações fornecem sinais reveladores de que estas duas correntes foram lançadas de diferentes partes do disco em redor da protoestrela.

As estrelas do Universo têm uma ampla gama de massas, variando de centenas de vezes a massa do Sol a menos de um-décimo da massa do Sol. Para entender a origem desta variedade, os astrónomos estudam o processo de formação estelar, isto é, a agregação de gases e poeira cósmica.

As estrelas bebés recolhem o gás com a sua atracção gravitacional, mas, no entanto, parte do material é ejectado pelas protoestrelas. Este material expelido forma um “grito” de nascimento estelar que fornece pistas para entender o processo de acumulação de massa.

Yuko Matsushita, aluna de pós-graduação da Universidade de Kyushu e a sua equipa usaram o ALMA para observar a estrutura detalhada do grito de nascimento da estrela bebé MMS5/OMC-3 e descobriram dois fluxos gasosos diferentes: um fluxo lento e um jacto rápido. Existem alguns exemplos com dois fluxos vistos no rádio, mas MMS5/OMC-3 é excepcional.

“Medindo o desvio Doppler das ondas de rádio, podemos estimar a velocidade e a idade dos fluxos gasosos,” disse Matsushita, autora principal do artigo científico publicado na revista The Astrophysical Journal. “Descobrimos que o jacto e o fluxo foram lançados há 500 e há 1300 anos, respectivamente. Estes fluxos de gás são bem jovens.”

Mais interessante, a equipa descobriu que os eixos dos dois fluxos estão desalinhados em 17 graus. O eixo dos fluxos pode ser alterado ao longo de grandes períodos de tempo devido à precessão da estrela central. Mas neste caso, tendo em conta a juventude extrema das correntes gasosas, os investigadores concluíram que o desalinhamento não é devido à precessão, mas está relacionado com o processo de lançamento.

Existem dois modelos concorrentes para o mecanismo de formação de fluxos e jactos proto-estelares. Alguns investigadores assumem que as duas correntes são formadas independentemente em partes diferentes do disco de gás que rodeia a estrela bebé central, enquanto outros propõem que o jacto é formado primeiro e que depois arrasta o material circundante para formar os fluxos mais lentos. Apesar de uma extensa pesquisa, os astrónomos ainda não chegaram a uma resposta conclusiva.

Um desalinhamento nos dois fluxos pode ocorrer no “modelo independente,” mas é difícil no “modelo de arrasto”. Além disso, a equipa descobriu que o fluxo foi ejectado consideravelmente mais cedo do que o jacto. Isto apoia claramente o “modelo independente.”

“A observação combina bem com o resultado da minha simulação,” disse Masahiro Machida, professor na Universidade de Kyushu. Há uma década atrás, realizou estudos pioneiros de simulação usando um supercomputador operado pelo NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Na simulação, o fluxo de grande angular é expelido da área externa do disco gasoso em torno de uma protoestrela, enquanto o jacto colimado é lançado independentemente a partir da área interna do disco. Machida continua: “Um desalinhamento observado entre os dois fluxos de gás pode indicar que o disco em torno da protoestrela é deformado.”

“A alta sensibilidade e resolução angular do ALMA vai permitir encontrar mais sistemas jovens e com fluxos e jactos como o de MMS5/OMC-3,” acrescentou Satoko Takahashi, astrónoma do NAOJ e do Observatório ALMA, co-autora do artigo. “Estes vão fornecer pistas para entender os mecanismos de condução de fluxos e jactos. Além disso, o estudo destes objectos também nos vai dizer como os processos de acreção e ejecção de massa trabalham no estágio inicial de formação estelar.”

Astronomia On-line
1 de Março de 2019

 

1458: ALMA descobre proto-estrela com disco deformado

Impressão de artista de um disco deformado em torno de uma protoestrela. O ALMA observou a protoestrela IRAS04368+2557 na nuvem escura L1527 e descobriu que a protoestrela tem um disco com duas partes desalinhadas.
Crédito: RIKEN

Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) no Chile, investigadores observaram, pela primeira vez, um disco deformado em torno de uma jovem protoestrela formada há apenas algumas dezenas de milhares de anos. Isto implica que o desalinhamento das órbitas planetárias em muitos sistemas planetários, incluindo o nosso, pode ser provocado por distorções no disco de formação planetária no início da sua existência.

Os planetas do Sistema Solar orbitam o Sol em planos que estão, no máximo, desviados do equador do próprio Sol até cerca de sete graus. Sabe-se há algum tempo que muitos sistemas exoplanetários têm planetas que não estão alinhados com um único plano ou com o equador da estrela. Uma explicação para isto é que alguns dos planetas podem ter sido afectados por colisões com outros objectos no sistema ou por estrelas que passaram pelo sistema, ejectando-os do plano inicial.

No entanto, sempre permaneceu a possibilidade de que a formação planetária fora do plano normal era na realidade provocada por uma deformação no disco de acreção a partir da qual os planetas nascem. Recentemente, imagens de discos protoplanetários, discos giratórios onde se formam planetas em torno de uma estrela, mostraram de facto uma tal deformação. Mas ainda não se sabia quão cedo isto acontecia.

As descobertas mais recentes, publicadas na revista Nature, pelo grupo do RIKEN CPR (Cluster for Pioneering Research) e da Universidade Chiba, no Japão, descobriram que L1527, uma jovem protoestrela ainda incorporada dentro de uma nuvem, tem um disco com duas partes, uma mais interna que gira num plano e outra externa situada num plano diferente. O disco é muito jovem e ainda está a crescer. L1527, situada a aproximadamente 450 anos-luz de distância na Nuvem Molecular de Touro, é um bom objecto de estudo, pois tem um disco que está quase de lado a partir do nosso ponto de vista da Terra.

De acordo com Nami Sakai, que liderou o grupo de investigação, “esta observação mostra que é concebível que o desalinhamento das órbitas planetárias possa ser provocado por uma estrutura deformada produzida nos primeiros estágios da formação planetária. Teremos que investigar mais sistemas para descobrir se isto é um fenómeno comum ou não.”

A questão que ainda permanece é saber a razão da deformação do disco. Sakai sugere duas explicações razoáveis. “Uma possibilidade, diz, “é que as irregularidades no fluxo de gás e poeira na nuvem proto-estelar ainda estão preservadas e manifestam-se como um disco distorcido. Uma segunda possibilidade é que o campo magnético da protoestrela está num plano diferente do plano rotacional do disco e que o disco interno está a ser puxado para um plano diferente do resto do disco pelo campo magnético.” Ela diz que a equipa planeia determinar o responsável pela deformação do disco.

Astronomia On-line
8 de Janeiro de 2019