TW Hydrae | Universe News

CIÊNCIA // ASTRONOMIA // HUBBLE

A jovem estrela TW Hydrae está a brincar ao “teatro de sombras” com os cientistas que a observam com o Telescópio Espacial Hubble da NASA.

Esta ilustração é baseada em imagens do Telescópio Espacial Hubble de discos de gás e poeira em torno da jovem estrela TW Hydrae. As fotografias do Telescópio Espacial Hubble mostram sombras a varrer os discos que rodeiam o sistema. A interpretação é que estas sombras são de discos interiores ligeiramente inclinados que bloqueiam a luz estelar de chegar ao disco exterior, e por isso estão a provocar uma sombra. Os discos estão ligeiramente inclinados um em relação ao outro devido à atracção gravitacional de planetas invisíveis que deformam a estrutura do disco.
Crédito: NASA, AURA/STScI para a ESA, Leah Hustak (STScI)

Em 2017, os astrónomos descobriram uma sombra que varre a face de um vasto disco de gás e poeira em forma de panqueca que rodeia a estrela anã vermelha.

A sombra não é de um planeta, mas de um disco interior ligeiramente inclinado em relação ao disco exterior, muito maior, o que faz com que este projecte uma sombra. Uma explicação é que a gravidade de um planeta invisível está a puxar poeira e gás para a órbita inclinada do planeta.

Agora, uma segunda sombra – jogando ao jogo do cucu – surgiu em apenas alguns anos nas observações armazenadas no arquivo MAST do Hubble. Poderá ser de outro disco aninhado no interior do sistema. Os dois discos são provavelmente evidências de um par de planetas em construção.

TW Hydrae tem menos de 10 milhões de anos e situa-se a cerca de 200 anos-luz de distância. Na sua infância, o nosso Sistema Solar pode ter-se assemelhando ao sistema de TW Hydrae, há cerca de 4,6 mil milhões de anos.

Como o sistema Tw Hydrae está inclinado quase de face para o ponto de vista da Terra, é um alvo óptimo para obter uma visão panorâmica de um “estaleiro” de construção planetária.

A segunda sombra foi descoberta em observações obtidas a 6 de Junho de 2021, como parte de um programa plurianual concebido para seguir as sombras em discos circunstelares.

John Debes do AURA/STScI para a ESA no STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, no estado norte-americano de Maryland, comparou o disco de TW Hydrae com observações do Hubble feitas há vários anos.

“Descobrimos que a sombra tinha feito algo completamente diferente”, disse Debes, que é o investigador principal e o primeiro autor do estudo publicado na revista The Astrophysical Journal.

“Quando olhei para os dados pela primeira vez, pensei que algo tinha corrido mal com a observação. Ao início fiquei confuso e todos os meus colaboradores pensaram: o que é que se passa? Tivemos mesmo de coçar a cabeça e demorámos algum tempo a encontrar uma explicação”.

A melhor solução que a equipa encontrou é que há dois discos desalinhados a projectar sombras. Estavam tão próximos um do outro na observação anterior que não os conseguiam separar.

Com o tempo, separaram-se e dividiram-se em duas sombras. “Nunca tínhamos visto isto antes num disco protoplanetário. Torna o sistema muito mais complexo do que pensámos inicialmente”, disse.

A explicação mais simples é que os discos desalinhados são provavelmente causados pela atracção gravitacional de dois planetas em planos orbitais ligeiramente diferentes. O Hubble está a reunir uma visão holística da arquitectura do sistema.

Os discos podem ser representativos de planetas com velocidades orbitais diferentes em torno de uma estrela. É como se estivéssemos a girar dois discos de vinil a velocidades ligeiramente diferentes. Por vezes os rótulos no centro coincidem, mas depois um passa à frente do outro.

“Isto sugere que os dois planetas têm de estar bastante próximos um do outro. Se um estivesse a mover-se muito mais depressa do que o outro, teria sido captado em observações anterior.

É como dois carros de corrida que estão próximos um do outro, mas um ultrapassa lentamente e consegue dar uma volta de avanço ao outro”, disse Debes.

Imagens obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble, para efeitos de comparação, com vários anos de intervalo, que revelaram duas sombras sinistras que se movem no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio num disco de gás e poeira que rodeia a jovem estrela TW Hydrae. Os discos estão de face para a Terra e, por isso, dão aos astrónomos uma vista de topo do que se passa em torno da estrela. A imagem da esquerda, tirada em 2016, mostra apenas uma sombra [A] na posição das 11:00 horas. Esta sombra é projectada por um disco interior que está ligeiramente inclinado em relação ao disco exterior, bloqueando assim a luz da estrela. A imagem da esquerda mostra uma segunda sombra que emergiu de mais um disco aninhado [C] na posição das 07:00 horas, tal como fotografado em 2021. O disco interior original está marcado com [B] nesta segunda imagem. As sombras giram em torno da estrela a ritmos diferentes, como os ponteiros de um relógio. São evidências de dois planetas invisíveis que puxaram poeira para as suas órbitas. Isto torna-os ligeiramente inclinados um em relação ao outro. Estas imagens ópticas foram tiradas com o STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) do Hubble. Foi adicionada cor artificial para realçar os pormenores.
Crédito: NASA, ESA, STSCI e John Debes (AURA/STSCI para a ESA); processamento – Joseph DePasquale (STScI)

Os planetas suspeitos estão localizados numa região a uma distância parecida à de Júpiter em torno do Sol. E as sombras completam uma rotação à volta da estrela a cada 15 anos – o período orbital que seria de esperar a essa distância da estrela.

Além disso, estes dois discos interiores estão inclinados cerca de cinco a sete graus relativamente ao plano do disco exterior. Isto é comparável à gama de inclinações orbitais dentro do nosso Sistema Solar. “Isto está em linha com a arquitectura típica do Sistema Solar”, disse Debes.

O disco exterior sobre o qual as sombras estão a ser projectadas pode estender-se até várias vezes o raio da cintura de Kuiper do nosso Sistema Solar. Este disco maior tem uma curiosa divisão a duas vezes a distância média de Plutão ao Sol. Isto pode ser uma evidência da existência de um terceiro planeta no sistema.

Quaisquer planetas interiores seriam difíceis de detectar porque a sua luz perder-se-ia no brilho da estrela. Além disso, a poeira no sistema iria escurecer a sua luz reflectida.

O observatório espacial Gaia da ESA pode ser capaz de medir uma oscilação na estrela se planetas da massa de Júpiter estiverem a puxá-la, mas isso levaria anos, tendo em conta os longos períodos orbitais.

Os dados de TW Hydrae foram obtidos pelo instrumento STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) do Hubble. A visão infravermelha do Telescópio Espacial James Webb poderá também mostrar as sombras com mais pormenor.

// NASA (comunicado de imprensa)
// ESA (comunicado de imprensa)
// ESA/Hubble (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// Instituto Carnegie (comunicado de imprensa)
// RIT (comunicado de imprensa)
// Universidade de Leicester (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal)
// Artigo científico (arXiv.org)