Nota de Imprensa

Astrónomos detectam claramente e pela primeira vez disco a formar satélites em torno de exoplaneta

22 de Julho de 2021

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), do qual o ESO é um parceiro, os astrónomos detectaram pela primeira vez de forma clara a presença de um disco em torno de um planeta fora do nosso Sistema Solar. Estas observações dão-nos novas pistas sobre como é que luas e planetas se formam em sistemas estelares jovens.

“O nosso trabalho mostra uma detecção clara de um disco onde satélites se podem estar a formar,” disse Myriam Benisty, investigadora na Universidade de Grenoble, França, e na Universidade do Chile, que liderou este novo trabalho publicado hoje na revista da especialidade The Astrophysical Journal Letters. “Estas observações foram obtidas pelo ALMA e possuem uma tal resolução que pudemos identificar claramente que o disco está associado ao planeta e conseguimos também, pela primeira vez, obter limites para o seu tamanho,” acrescenta.

O disco em questão, chamado disco circumplanetário, rodeia o exoplaneta PDS 70c, um dos dois planetas gigantes do tipo de Júpiter que orbitam uma estrela situada a quase 400 anos-luz de distância da Terra. Os astrónomos já tinham descoberto anteriormente indícios da existência de um disco de formação de luas em torno deste exoplaneta, mas, uma vez que não conseguiam separar o disco do meio circundante, não tinha sido possível até agora confirmar a sua presença. 

Adicionalmente, com o auxílio do ALMA, Benisty e a sua equipa descobriram que o diâmetro do disco tem um tamanho aproximado correspondente à distância Terra-Sol e massa suficiente para formar até três satélites do tamanho da nossa Lua.

Estes resultados não são apenas cruciais para descobrir como é que as luas se formam. “Estas novas observações são também extremamente importantes para comprovar teorias de formação planetária que, até agora, não podíamos testar,” explica Jaehan Bae, investigador no Earth and Planets Laboratory of the Carnegie Institution for Science, EUA, e um dos autores deste estudo.

Os planetas formam-se em discos de poeira em torno de estrelas jovens, esculpindo cavidades à medida que “engolem” material do disco circumstelar para crescer. Durante este processo, um planeta pode adquirir o seu próprio disco circumplanetário, o qual contribui para o crescimento do planeta ao regular a quantidade de matéria que é atraída para si. Ao mesmo tempo, o gás e a poeira do disco circumplanetário podem juntar-se em corpos progressivamente maiores por meio de colisões múltiplas, levando por fim ao nascimento de luas em órbita destes planetas.

No entanto, os astrónomos ainda não compreendem muito bem estes processos. “Em suma, não é ainda claro quando, onde e como é que os planetas e as suas luas se formam,” diz Stefano Facchini, bolseiro do ESO, que está também envolvido neste trabalho de investigação.

“Até agora foram descobertos mais de 4000 exoplanetas, mas todos eles fazem parte de sistemas já maduros. PDS 70b e PDS 70c, que formam um sistema reminiscente do par Júpiter-Saturno, são os dois únicos exoplanetas detectados até agora que ainda estão no processo de formação,” explica Miriam Keppler, investigadora no Instituto Max Planck de Astronomia, Alemanha, e uma das co-autoras deste estudo [1].

“Este sistema oferece-nos, por isso, uma oportunidade única para observar e estudar os processos de formação de planetas e satélites,” acrescenta Facchini.

PDS 70b e PDS 70c, os dois planetas que compõem o sistema, foram descobertos inicialmente com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do ESO em 2018 e 2019, respectivamente, e a sua natureza única significa que foram já observados posteriormente e diversas vezes por outros telescópios e instrumentos [2].

Estas observações de alta resolução do ALMA permitiram agora aos astrónomos descobrir mais sobre este sistema. Para além de terem confirmado a presença de um disco circumplanetário em torno de PDS 70c e estimarem o seu tamanho e massa, os investigadores descobriram também que PDS 70b não apresenta evidências claras de um tal disco, o que indica que o seu local de nascimento deve ter ficado desprovido de poeira devido ao seu companheiro, PDS 70c.

Com o Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, que está a ser construído no Cerro Armazones no deserto chileno do Atacama, conseguiremos compreender ainda melhor este sistema planetário. “O ELT será crucial para este trabalho de investigação, uma vez que, com a sua resolução ainda maior, seremos capazes de mapear o sistema com grande detalhe,” diz o co-autor Richard Teague, investigador no Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, EUA. Em particular, usando o instrumento METIS (Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph) que será montado no ELT, a equipa conseguirá ver os movimentos do gás que rodeia PDS 70c, obtendo deste modo uma visão tridimensional do sistema.

Notas

[1] Apesar da semelhança com o par Júpiter-Saturno, note que o disco que rodeia PDS 70c é cerca de 500 vezes maior que os anéis de Saturno.

[2] PDS 70b foi descoberto com o auxílio do instrumento SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch), enquanto PDS 70c foi observado pela primeira vez com o MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), ambos montados no VLT. O sistema de dois planetas foi também já observado com o instrumento X-shooter, também instalado no VLT do ESO.

Informações adicionais

Este trabalho de investigação foi descrito num artigo científico intitulado “A Circumplanetary Disk Around PDS 70c” publicado na revista da especialidade The Astrophysical Journal Letters.

A equipa é composta por: Myriam Benisty (Unidad Mixta Internacional Franco-Chilena de Astronomía, CNRS, Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago de Chile, Chile e Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble, França [UGA]), Jaehan Bae (Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science, Washington DC, EUA), Stefano Facchini (Observatório Europeu do Sul, Garching bei München, Alemanha), Miriam Keppler (Instituto Max Planck de Astronomia, Heidelberg, Alemanha [MPIA]), Richard Teague (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, MA, EUA [CfA]), Andrea Isella (Department of Physics and Astronomy, Rice University, Houston, TX, EUA), Nicolas T. Kurtovic (MPIA), Laura M. Perez (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago de Chile, Chile [UCHILE]), Anibal Sierra (UCHILE), Sean M. Andrews (CfA), John Carpenter (Joint ALMA Observatory, Santiago de Chile, Chile), Ian Czekala (Department of Astronomy and Astrophysics, Pennsylvania State University, PA, EUA, Center for Exoplanets and Habitable Worlds, Davey Laboratory, Pennsylvania State University, PA, EUA, Center for Astrostatistics, Davey Laboratory, Pennsylvania State University, PA, EUA, e Institute for Computational & Data Sciences, Pennsylvania State University, PA, EUA), Carsten Dominik (Instituto de Astronomia Anton Pannekoek, Universidade de Amesterdão, Países Baixos), Thomas Henning (MPIA), Francois Menard (UGA), Paola Pinilla (MPIA e Mullard Space Science Laboratory, University College London, Holmbury St Mary, Dorking, Reino Unido) e Alice Zurlo (Núcleo de Astronomía, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Santiago de Chile, Chile, e Escuela de Ingeniería Industrial, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Santiago de Chile, Chile).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO tem 16 Estados Membros: Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Irlanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, para além do país de acolhimento, o Chile, e a Austrália, um parceiro estratégico. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação 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 e o Interferómetro do Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo, para além de dois telescópios de rastreio: o VISTA, que trabalha no infravermelho, e o VLT Survey Telescope, concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é também um parceiro principal em duas infraestruturas situadas no Chajnantor, o APEX e o ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o Extremely Large Telescope (ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma infraestrutura astronómica internacional, surge no âmbito de uma parceria entre o ESO, a Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos (NSF) e os Institutos Nacionais de Ciências da Natureza (NINS) do Japão, em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado pelo ESO em prol dos seus Estados Membros, pela NSF em cooperação com o Conselho de Investigação Nacional do Canadá (NRC) e do Conselho Nacional Científico da Taiwan (NSC) e pelo NINS em cooperação com a Academia Sinica (AS) da Taiwan e o Instituto de Astronomia e Ciências do Espaço da Coreia (KASI). A construção e operação do ALMA é coordenada pelo ESO, em prol dos seus Estados Membros; pelo Observatório Nacional de Rádio Astronomia dos Estados Unidos (NRAO), que é gerido pela Associação de Universidades, Inc. (AUI), em prol da América do Norte e pelo Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ), em prol do Leste Asiático. O Observatório Conjunto ALMA (JAO) fornece uma liderança e gestão unificadas na construção, comissionamento e operação do ALMA.

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Myriam Benisty
Universidad de Chile and Université Grenoble Alpes
Santiago de Chile, Chile
Email: myriam.benisty@univ-grenoble-alpes.fr

Jaehan Bae
Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science
Washington DC, USA
Email: jbae@carnegiescience.edu

Stefano Facchini
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Email: stefano.facchini@eso.org

Miriam Keppler
Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
Email: keppler@mpia.de

Richard Teague
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
Cambridge, MA, USA
Email: richard.d.teague@cfa.harvard.edu

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso2111, 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.