A estranha atmosfera do planeta não corresponde ao disco em que nasceu: WebCuriosos

Se a era moderna da astronomia pudesse ser resumida em poucas palavras, provavelmente seria “a era da mudança de paradigmas”.

Graças aos telescópios, instrumentos e aprendizagem automática da próxima geração, os astrónomos estão a conduzir investigações mais profundas sobre mistérios cosmológicos, a fazer descobertas e a destruir noções preconcebidas.

Isto inclui como os sistemas de planetas se formam em torno de novas estrelas, que os cientistas tradicionalmente explicam usando o Hipótese Nebular. Esta teoria afirma que os sistemas estelares se formam a partir de nuvens de gás e poeira (nebulosas) que sofrem colapso gravitacional, criando uma nova estrela.

O gás e a poeira restantes depositam-se então num disco protoplanetário em torno da nova estrela, que gradualmente se aglutina para criar planetas. Naturalmente, os astrónomos teorizam que a composição dos planetas corresponderia à do próprio disco.

No entanto, ao examinar um exoplaneta ainda em desenvolvimento num sistema estelar distante, uma equipa de astrónomos descobriu uma incompatibilidade entre os gases da atmosfera do planeta e os do disco. Estas descobertas indicam que a relação entre um disco protoplanetário e os planetas que ele forma pode ser mais complicada.

A equipe foi liderada pelo Pós-Doutorado Associado Chih-Chun “Dino” Hsu do Centro de Exploração e Pesquisa Interdisciplinar em Astrofísica (CIERA) na Northwestern University.

Ele e seus colegas se juntaram a pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), da Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD) e da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA). O artigo que detalha suas descobertas, “PDS 70b mostra relação carbono-oxigênio semelhante a estelar“, apareceu recentemente em As cartas do jornal astrofísico.

Para o estudo, a equipe contou com o Keck Planet Imager e Caracterizador (KPIC), um novo instrumento no Observatório WM Keckpara obter espectros do PDS 70b. Este exoplaneta ainda em formação orbita uma jovem estrela variável (com apenas cerca de 5 milhões de anos) localizada a cerca de 366 anos-luz da Terra.

É o único conhecido pelos astrónomos com protoplanetas residentes na cavidade do disco circunstelar a partir do qual se formaram, tornando-o ideal para estudar a formação e evolução de exoplanetas no seu ambiente natal.

Jason Wangprofessor assistente de física e astronomia na Northwestern que aconselhou Hsu, explicou em um Northwestern News Comunicado de imprensa:

“Este é um sistema onde vemos ambos os planetas ainda em formação, bem como os materiais a partir dos quais se formaram. Estudos anteriores analisaram este disco de gás para compreender a sua composição. Pela primeira vez, fomos capazes de medir a composição do ainda -formando o próprio planeta e veja quão semelhantes são os materiais no planeta em comparação com os materiais no disco.”

Até recentemente, os astrônomos não conseguiam estudar diretamente um disco protoplanetário para rastrear o nascimento de novos planetas. Quando a maioria dos exoplanetas são observáveis ​​pelos telescópios, eles já terminaram de se formar e seus discos natais já desapareceram. Estas observações são históricas porque é a primeira vez que os cientistas comparam informações de um exoplaneta, do seu disco natal e da sua estrela hospedeira. O seu trabalho foi possível graças às novas tecnologias fotónicas co-desenvolvidas por Wang para os telescópios Keck.

Esta tecnologia permitiu a Hsu e à sua equipa capturar os espectros de PDS 70b e as características ténues deste jovem sistema planetário, apesar da presença de uma estrela muito mais brilhante. “Essas novas ferramentas tornam possível obter espectros realmente detalhados de objetos fracos próximos a objetos realmente brilhantes,” disse Wang. “Porque o desafio aqui é que existe um planeta muito ténue próximo de uma estrela muito brilhante. É difícil isolar a luz do planeta para analisar a sua atmosfera.”

Os espectros resultantes revelaram a presença de monóxido de carbono e água na atmosfera do PDS 70b. Isto permitiu à equipa calcular a proporção inferida de carbono e oxigénio atmosféricos, que compararam com medições de gases no disco relatadas anteriormente.

“Inicialmente esperávamos que a proporção carbono-oxigênio no planeta fosse semelhante à do disco”, disse Hsu. “Mas, em vez disso, descobrimos que o carbono, em relação ao oxigénio, no planeta era muito inferior à proporção no disco. Isso foi um pouco surpreendente e mostra que a nossa imagem amplamente aceite da formação planetária era demasiado simplificada.”

Para explicar esta discrepância, a equipe propôs duas explicações possíveis. Estes incluem a possibilidade de que o planeta possa ter-se formado antes do seu disco ter sido enriquecido em carbono ou que o planeta possa ter crescido principalmente através da absorção de grandes quantidades de materiais sólidos, além de gases.

Embora os espectros mostrem apenas gases, a equipa reconhece que parte do carbono e do oxigénio podem ter sido acumulados a partir de sólidos presos no gelo e na poeira. Disse Hsu:

“Para os astrofísicos observacionais, uma imagem amplamente aceita da formação de planetas era provavelmente muito simplificada. De acordo com essa imagem simplificada, a proporção de gases carbono e oxigênio na atmosfera de um planeta deveria corresponder à proporção de gases carbono e oxigênio em seu disco natal – assumindo que o O planeta acumula materiais através de gases no seu disco. Em vez disso, encontrámos um planeta com uma proporção de carbono e oxigénio que é muito menor em comparação com o seu disco. Agora, podemos confirmar as suspeitas de que a imagem da formação planetária era demasiado simplificada.”

“Se o planeta absorvesse preferencialmente gelo e poeira, então esse gelo e poeira teriam evaporado antes de entrar no planeta”, adicionado Wang.

“Então, isso pode estar nos dizendo que não podemos simplesmente comparar gás versus gás. Os componentes sólidos podem estar fazendo uma grande diferença na relação carbono-oxigênio.”

Para explorar ainda mais estas teorias, a equipa planeia obter espectros do outro PDS 70c, o outro exoplaneta emergente do sistema.

“Ao estudar estes dois planetas em conjunto, podemos compreender ainda melhor a história da formação do sistema”, disse Hsu. disse. “Mas, também, este é apenas um sistema. Idealmente, precisamos de identificar mais deles para compreender melhor como os planetas se formam.”

Este artigo foi publicado originalmente por Universo Hoje. Leia o artigo original.