Desvendando os mistérios da formação planetária com o ALMA
Entender a formação de planetas semelhantes à Terra é de extrema importância para desvendar os mistérios da origem da vida. A teoria predominante postula que planetas se formam quando poeira e gás interestelar se acumulam dentro de um disco protoplanetário que envolve uma protostar. No entanto, questões cruciais sobre a localização precisa, o momento e os mecanismos da formação planetária permaneceram sem resposta.
Por outro lado, é sabido que quando um planeta se forma dentro desse disco, sua influência gravitacional cria estruturas distintas em forma de anéis no disco. Na verdade, observações utilizando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) revelaram a presença desses padrões de anéis em vários discos protoplanetários, sugerindo fortemente a presença de planetas.
Para investigar abrangentemente o processo de formação planetária, é imperativo examinar discos protoplanetários onde nenhum planeta tenha ainda se formado. Infelizmente, identificar esses discos intocados, desprovidos de assinaturas planetárias e conduzir estudos detalhados deles tem se mostrado um desafio formidável, deixando-nos com um entendimento incompleto das etapas iniciais da formação de planetas.
Em uma pesquisa recente intitulada “Enriquecimento de Poeira e Crescimento de Grãos em um Disco Suave ao Redor da Protostar DG Tau Revelado por Observações em Três Bandas de Frequência do ALMA”, publicada em The Astrophysical Journal, uma equipe internacional de cientistas concentrou sua atenção em DG Taurus (DG Tau), uma protostar relativamente jovem. Eles conduziram uma meticulosa análise do disco que envolve essa protostar usando o ALMA.
Utilizando uma resolução espacial excepcionalmente alta de 0,04 segundos de arco, os pesquisadores observaram a distribuição da intensidade de emissão de rádio em um comprimento de onda de 1,3 mm emitido pela poeira dentro do disco. Essa análise revelou a intrincada estrutura do disco. Os resultados indicaram que o disco ao redor de DG Tau apresentava um perfil suave, desprovido das características de anéis típicas de discos de protostars mais antigas. Isso sugere a ausência de planetas dentro do disco DG Tau, potencialmente capturando uma etapa crucial na formação planetária.
Além disso, os pesquisadores investigaram o disco em diferentes comprimentos de onda (0,87 mm, 1,3 mm e 3,1 mm) e analisaram as intensidades das ondas de rádio e a polarização. A razão das intensidades das ondas de rádio em comprimentos de onda diferentes e a intensidade de polarização das ondas de rádio dispersas pela poeira variam dependendo do tamanho e da densidade da poeira. Consequentemente, comparando essas observações com simulações que englobam diferentes tamanhos de poeira e distribuição de densidade, é possível inferir o tamanho e a distribuição da poeira.
Essas informações lançam luz sobre o crescimento da poeira interestelar, o material fundamental para a formação de planetas. As simulações mais adequadas sugerem que as partículas de poeira são mais substanciais nas regiões externas do disco, situadas além de aproximadamente 40 unidades astronômicas (um pouco mais do que a distância entre o Sol e Netuno em nosso sistema solar) em comparação com as regiões internas. Isso implica em uma fase mais avançada do processo de formação planetária.
Teorias tradicionais de formação planetária sugeriram que o processo se inicia nas regiões mais internas do disco. No entanto, os resultados deste estudo desafiam essa hipótese, sugerindo que a formação planetária pode começar nas partes mais externas do disco. Por outro lado, a região interna exibiu uma razão de poeira para gás aproximadamente dez vezes maior do que a encontrada no espaço interestelar típico, apesar do tamanho menor das partículas de poeira. Além disso, essas partículas de poeira se estabeleceram significativamente dentro do plano médio do disco, indicando a acumulação contínua de material para possível formação planetária. É plausível que a formação de planetas possa ser desencadeada por essa acumulação de poeira no futuro.
Essas observações inovadoras foram viabilizadas pela excepcional resolução espacial do ALMA de 0,04 segundos de arco e pelo estudo das emissões de rádio emitidas pela poeira, incluindo a luz polarizada, em múltiplos comprimentos de onda. Este é o primeiro caso em que o tamanho e a densidade da poeira dentro de um “disco suave”, desprovido de assinaturas planetárias, foram revelados. Como resultado, esta pesquisa trouxe novas percepções sobre os locais de formação planetária que não poderiam ter sido previstos por estudos teóricos anteriores ou observações de discos com indícios de formação planetária.
Comentando sobre a importância dessa pesquisa, Satoshi Ohashi destacou: “O ALMA conseguiu capturar uma ampla variedade de estruturas de disco e revelou a presença de planetas. No entanto, para responder à pergunta, ‘Como começa a formação de planetas?’, é importante observar um disco suave, sem indicações de formação planetária. Acreditamos que este estudo é de grande importância, pois revela as condições iniciais para a formação de planetas.” [Phys]
