Pela primeira vez, os astrônomos observaram com detalhes sem precedentes os processos que deram origem a estrelas e planetas em sistemas solares nascentes. Usando os dois telescópios Keck em Mauna Kea, no Havaí, equipados com um instrumento projetado especificamente como ASTRA (ASTRA (Astronomia com Astronomia e Referência de Fase)), Joshua Eisner, da Universidade do Arizona e seus colegas, foram capazes de observar profundamente os discos protoplanetários - nuvens de gás em turbilhão e poeira que alimenta a estrela em crescimento em seu centro e eventualmente se fundem em planetas e asteróides para formar um sistema solar. O que eles viram foi fornecer informações sobre como o gás hidrogênio do disco protoplanetário é incorporado à estrela.
Para obter a resolução extremamente fina necessária para observar os processos que ocorrem na fronteira entre a estrela e seu disco circundante a 500 anos-luz da Terra, a equipe combinou a luz dos dois telescópios Keck, que fornecem uma resolução angular mais fina que a do Hubble. . Eisner e sua equipe também usaram uma técnica chamada espectro-astrometria para aumentar ainda mais a resolução. Medindo a luz que emana dos discos protoplanetários em diferentes comprimentos de onda com os dois espelhos do telescópio Keck e manipulando-a ainda mais com o ASTRA, os pesquisadores alcançaram a resolução necessária para observar os processos nos centros dos sistemas solares nascentes.
"A resolução angular que você pode obter com o Telescópio Espacial Hubble é cerca de 100 vezes mais grossa para poder ver o que está acontecendo do lado de fora de uma estrela nascente não muito maior que o nosso sol", disse Eisner. Em outras palavras, mesmo um disco protoplanetário próximo o suficiente para ser considerado na vizinhança de nosso sistema solar pareceria uma bolha inexpressiva.
Com essa nova técnica, a equipe conseguiu distinguir entre as distribuições de gás, a maioria composta de hidrogênio e poeira, resolvendo os recursos do disco.
"Conseguimos nos aproximar muito e muito da estrela e olhar diretamente para a interface entre o disco protoplanetário rico em gás e a estrela", disse Eisner.
Discos protoplanetários se formam em viveiros estelares quando nuvens de moléculas de gás e partículas de poeira começam a colapsar sob a influência da gravidade.
Girando lentamente lentamente, a massa e a gravidade crescentes da nuvem fazem com que ela se torne mais densa e mais compacta. A preservação do momento rotacional acelera a nuvem à medida que ela diminui, como um patinador gira mais rápido enquanto ela puxa seus braços. A força centrífuga arrasa a nuvem em um disco giratório de gás e poeira em turbilhão, eventualmente dando origem a planetas que orbitam sua estrela aproximadamente no mesmo plano.
Os astrônomos sabem que as estrelas adquirem massa incorporando parte do gás hidrogênio no disco que as cerca, em um processo chamado de acréscimo, que pode acontecer de uma de duas maneiras.
Em um cenário, o gás é engolido enquanto lava até a superfície ardente da estrela.
No segundo cenário, muito mais violento, os campos magnéticos que varrem a estrela empurram o gás que se aproxima e faz com que ele se acumule, criando um espaço entre a estrela e seu disco circundante. Em vez de lamber a superfície da estrela, os átomos de hidrogênio viajam ao longo das linhas do campo magnético como se estivessem em uma estrada, tornando-se superaquecidos e ionizados nesse processo.
"Uma vez preso no campo magnético da estrela, o gás está sendo canalizado ao longo das linhas de campo que se erguem acima e abaixo do plano do disco", explicou Eisner. "O material então colide com as regiões polares da estrela em altas velocidades."
Neste inferno, que libera a energia de milhões de bombas atômicas do tamanho de Hiroshima a cada segundo, parte do fluxo de gás é expelido do disco e vomita no espaço como vento interestelar.
"Queremos entender como o material se acumula na estrela", disse Eisner. "Este processo nunca foi medido diretamente."
A equipe de Eisner apontou os telescópios para 15 discos protoplanetários com estrelas jovens variando em massa entre uma metade e 10 vezes a do nosso sol.
"Poderíamos discernir com sucesso que, na maioria dos casos, o gás converte parte de sua energia cinética em luz muito próxima das estrelas", disse ele, um sinal revelador do cenário de acréscimo mais violento.
"Em outros casos, vimos evidências de ventos lançados no espaço, juntamente com material acumulado na estrela", acrescentou Eisner. "Até encontramos um exemplo - em torno de uma estrela de massa muito alta - em que o disco pode chegar até a superfície estelar".
Os sistemas solares que os astrônomos escolheram para este estudo ainda são jovens, provavelmente com alguns milhões de anos.
"Esses discos estarão disponíveis por mais alguns milhões de anos", disse Eisner. "Nessa época, os primeiros planetas, gigantes gasosos semelhantes a Júpiter e Saturno, podem se formar, consumindo grande parte do material do disco".
Planetas rochosos mais sólidos, como a Terra, Vênus ou Marte, não estarão por aí até muito mais tarde.
"Mas os blocos de construção para esses poderiam estar se formando agora", disse ele, razão pela qual essa pesquisa é importante para a compreensão de como os sistemas solares se formam, incluindo aqueles com planetas potencialmente habitáveis como a Terra.
"Vamos ver se podemos fazer medições semelhantes de moléculas orgânicas e água em discos protoplanetários", disse ele. "Esses seriam os que potencialmente darão origem a planetas com condições de abrigar vida".
O artigo da equipe foi publicado no Astrophysical Journal.
Artigo: Eisner et al. Gás de hidrogênio resolvido espacial e espectral dentro de 0,1 AU de T Tauri e Herbig Ae / Be Stars.
Fonte: Universidade do Arizona
