Nota de Imprensa

ALMA descobre estrela dupla com estranhos discos protoplanetários

30 de Julho de 2014

Os astrónomos descobriram, com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), um par de discos de gás muito desalinhados a formar planetas em torno de ambas as estrelas jovens do sistema binário HK Tauri. Estas novas observações ALMA deram-nos a imagem mais nítida de sempre de discos protoplanetários numa estrela dupla. Este novo resultado ajuda também a explicar por que é que tantos exoplanetas - contrariamente aos planetas do Sistema Solar - têm estranhas órbitas excêntricas ou inclinadas. Os resultados saem na revista Nature a 31 de julho de 2014.

Contrariamente ao nosso Sol solitário, a maioria das estrelas formam-se em pares - duas estrelas que orbitam em torno uma da outra. As estrelas binárias são muito comuns, mas colocam-nos uma série de questões, incluindo como e onde é que os planetas se formam nestes meios tão complexos.

“O ALMA forneceu-nos a melhor imagem obtida até agora de um sistema binário com discos protoplanetários - e descobrimos que os discos estão mutuamente desalinhados!” disse Eric Jensen, astrónomo no Swarthmore College, Pennsylvania, EUA.

As duas estrelas do sistema HK Tauri, que se localizam a cerca de 4500 anos-luz de distância da Terra na constelação do Touro, têm menos de cinco milhões de anos de idade e estão separadas de cerca de 58 mil milhões de quilómetros - o que corresponde a 13 vezes a distância entre Neptuno e o Sol.

A estrela mais ténue, HK Tauri B, encontra-se rodeada por um disco protoplanetário visto de lado, que bloqueia a luz emitida pela estrela. Uma vez que a radiação estelar se encontra bloqueada, os astrónomos podem facilmente obter uma boa imagem do disco observando na luz visível ou nos comprimentos de onda do infravermelho próximo.

A estrela companheira, HK Tauri A, também possui um disco, mas neste caso, o disco não bloqueia a radiação estelar. Consequentemente, o disco não pode ser observado na luz visível já que o seu brilho ténue desaparece no brilho intenso da estrela. No entanto, o disco brilha intensamente nos comprimentos de onda do milímetro, os quais são facilmente detectados pelo ALMA.

Com o auxílio do ALMA, a equipa conseguiu não apenas observar o disco em torno da HK Tauri A, mas pôde também, e pela primeira vez, medir a sua rotação. Esta imagem permitiu aos astrónomos calcular que os dois discos estão desalinhados de, pelo menos, 60 graus. Ao seja, ao invés de estarem no mesmo plano das órbitas das duas estrelas, pelo menos um dos discos encontra-se desalinhado de modo significativo.

“Este desalinhamento bastante claro deu-nos uma visão interessante deste sistema binário jovem,” disse Rachel Akeson do Exoplanet Science Institute da NASA, no California Institute of Technology, EUA. “ Embora existam observações anteriores que indicam que este tipo de sistemas desalinhados existem, as novas observações ALMA do HK Tauri mostram de forma muito mais clara o que realmente se passa num destes sistemas”.

As estrelas e planetas formam-se a partir de vastas nuvens de gás e poeira. À medida que o material nestas nuvens se contrai sob o efeito da gravidade, a nuvem começa a rodar até que a maioria do gás e da poeira se encontra num disco protoplanetário aplanado que gira em torno da protoestrela central em formação.

No entanto, no caso de sistemas binários como o HK Tauri, este processo é muito mais complexo. Quando as órbitas das estrelas e dos discos protoplanetários não se encontram aproximadamente no mesmo plano, qualquer planeta que se forme acabará em órbitas altamente excêntricas e inclinadas [1].

“Os nossos resultados mostram que existem as condições necessárias para modificar as órbitas planetárias e que estas condições estão presentes no momento da formação do planeta, aparentemente devido ao processo de formação de um sistema binário de estrelas,” disse Jensen. “Não podemos pôr de parte outras teorias, mas podemos certamente dizer que uma segunda estrela resolve esta questão.”

Uma vez que o ALMA pode observar os discos protoplanetários de gás e poeira, invisíveis de outro modo, o telescópio deu-nos a oportunidade de ver este sistema binário jovem como nunca tinha sido possível até agora. “Uma vez que estamos a observar as fases iniciais de formação com os discos protoplanetários ainda existentes, podemos ver melhor como a matéria se orienta,” explica Akeson.

Num futuro próximo, os investigadores pretendem determinar se este tipo de sistemas é ou não típico. A equipa está consciente que este é um caso individual notável, no entanto são necessários rastreios adicionais para determinar se este tipo de desalinhamento é comum na nossa galáxia, a Via Láctea.

Jensen conclui: “Apesar deste mecanismo ser um enorme passo em frente, não consegue no entanto explicar todas as estranhas órbitas dos planetas extrasolares - pelo simples facto de não existirem companheiras binárias suficientes para que esta seja uma resposta única. Por isso, temos ainda mistérios interessantes por resolver!”

Notas

[1] Se as duas estrelas e os seus respetivos discos não se encontrarem todos no mesmo plano, a atração gravitacional de uma das estrelas perturbará o outro disco, fazendo com que este oscile ou sofra  precessão, e vice versa. Um planeta que se esteja a formar num destes discos será também perturbado pela outra estrela, que inclinará ou deformará a sua órbita.

Informações adicionais

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma infraestrutura astronómica internacional, é uma parceria entre a Europa, a América do Norte e o Leste Asiático, em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado na Europa pelo Observatório Europeu do Sul (ESO), na América do Norte pela Fundação Nacional para a Ciência dos Estados Unidos (NSF) em cooperação com o Conselho Nacional de Investigação do Canadá (NRC) e no Leste Asiático pelos Institutos Nacionais de Ciências da Natureza (NINS) do Japão em cooperação com a Academia Sínica (AS) da Ilha Formosa. A construção e operação do ALMA é coordenada pelo ESO, em prol da Europa, pelo Observatório Nacional de Rádio Astronomia (NRAO), que é gerido, pela Associação de Universidades (AUI), em prol da América do Norte e pelo Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ), em prol do Leste Asiático. O Observatório ALMA (JAO) fornece uma liderança e direção unificadas na construção, gestão e operação do ALMA.

Este trabalho foi apresentado num artigo científico intitulado “Misaligned Protoplanetary Disks in a Young Binary Star System”, de Eric Jensen e Rachel Akeson, que será publicado na revista Nature a 31 de julho de 2014.

A equipa é composta por Eric L. N. Jensen (Dept. of Physics & Astronomy, Swarthmore College, EUA) e Rachel Akeson (NASA Exoplanet Science Institute, IPAC/Caltech, Pasadena, EUA).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 15 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e funcionamento de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta, no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio  ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. O ESO encontra-se a planear o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio de 39 metros que observará na banda do visível e do infravermelho próximo. O E-ELT será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

Links

• Artigo científico
• Nota de imprensa do NRAO sobre os resultados da HK Tauri
• Imagem da HK Tauri obtida pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA
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• Fotografias do ALMA
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• Brochura ALMA
• Filme "ALMA — Em Busca das Nossas Origens Cósmicas"
• Livro fotográfico "ALMA - Em Busca das Nossas Origens Cósmicas – A Construção do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array"
• Mais notas de imprensa referentes ao ALMA

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Philadelphia, USA
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Email: ejensen1@swarthmore.edu

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NASA Exoplanet Science Institute, IPAC/Caltech
Pasadena, USA
Tel: +1 626-395-1812
Email: rla@ipac.caltech.edu

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1423, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.