Nunca visto: astrônomos detectam claramente um disco formando satélites em torno de exoplaneta

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

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“O nosso trabalho mostra uma detecção clara de um disco onde satélites podem estar se formando”, disse Myriam Benisty, pesquisadora da Universidade de Grenoble, França, e na Universidade do Chile, que liderou este novo trabalho publicado nesta quinta-feira (22) na revista The Astrophysical Journal Letters.

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“Estas observações foram obtidas pelo ALMA e possuem tamanha 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.

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.

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 localizada a quase 400 anos-luz de distância da Terra.

Os astrônomos 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.

Além disso, com o auxílio do ALMA, Benisty e a sua equipe 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.

Esta imagem obtida com o ALMA mostra o sistema PDS 70 situado a quase 400 anos-luz de distância da Terra. Ele é composto por uma estrela, no seu centro, e por, pelo menos, dois planetas que a orbitam, PDS 70 b (que não é visível nesta imagem) e PDS 70c, rodeado pelo seu disco circumplanetário (o ponto à direita da estrela).

Como os exoplanetas e suas luas se formam

Estes resultados não são apenas cruciais para descobrir como 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, pesquisador no Earth and Planets Laboratory of the Carnegie Institution for Science, EUA, e um dos autores deste estudo.

Os planetas se formam em torno de estrelas jovens, abrindo caminho à medida que “engolem” material do disco circumstelar para crescer. Durante este processo, um planeta pode adquirir o seu próprio disco circumplanetário, o que contribui para seu crescimento regulando a quantidade de material que cai sobre ele.

Ao mesmo tempo, o gás e a poeira do disco circumplanetário podem se juntar em corpos progressivamente maiores por meio de colisões múltiplas, levando por fim ao nascimento de luas em órbita destes planetas.

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

“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 que lembra o par Júpiter-Saturno, são os dois únicos exoplanetas detectados até agora que ainda estão no processo de formação”, explica Miriam Keppler, pesquisadora no Instituto Max Planck de Astronomia, Alemanha, e uma das coautoras deste estudo.

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

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