Um modelo cientificamente preciso do Beta Pictoris e seu disco. Clique para ampliar
Os discos de gás e poeira que circundam as estrelas recém-nascidas são conhecidos como discos proto-planetários; que se pensa serem regiões onde os planetas acabarão se formando. Esses discos desaparecem à medida que as estrelas amadurecem, mas algumas estrelas ainda podem ser vistas com uma nuvem de material ao seu redor, chamada de discos de detritos. Um dos mais famosos deles é o disco ao redor do Beta Pictoris, localizado a apenas 60 anos-luz de distância.
Planetas se formam em discos de gás e poeira que cercam estrelas recém-nascidas. Esses discos são chamados de discos proto-planetários. A poeira nesses discos se torna planetas rochosos como a Terra e os núcleos internos de planetas gigantes de gás como Saturno. Esse pó também é um repositório de elementos que formam a base da vida.
Os discos proto-planetários desaparecem à medida que as estrelas amadurecem, mas muitas estrelas têm o que são chamados de discos de detritos. Os astrônomos levantam a hipótese de que, uma vez que objetos como asteróides e cometas nascem do disco proto-planetário, colisões entre eles podem produzir um disco secundário de poeira.
O exemplo mais conhecido desses discos de poeira é o que rodeia a segunda estrela mais brilhante da constelação de Pictor, que significa "cavalete do pintor". Esta estrela, conhecida como Beta Pictoris ou Beta Pic, é uma vizinha muito próxima do Sol, a apenas sessenta anos-luz de distância e, portanto, fácil de estudar em grandes detalhes.
O Beta Pic é duas vezes mais brilhante que o Sol, mas a luz do disco é muito mais fraca. Os astrônomos Smith e Terrile foram os primeiros a detectar essa luz fraca em 1984, bloqueando a luz da própria estrela usando uma técnica chamada coronagraphy. Desde então, muitos astrônomos observaram o disco Beta Pic usando instrumentos cada vez melhores e telescópios terrestres e espaciais para entender em detalhes o local de nascimento dos planetas e, consequentemente, a vida.
Uma equipe de astrônomos do Observatório Astronômico Nacional do Japão, da Universidade de Nagoya e da Universidade de Hokkaido combinou várias tecnologias pela primeira vez para obter uma imagem de polarização infravermelha do disco Beta Pic com melhor resolução e maior contraste do que nunca: um grande telescópio de abertura ( o telescópio Subaru, com seu grande espelho primário de 8,2 metros), tecnologia de óptica adaptativa e um imageador coronagraphic capaz de capturar imagens de luz com diferentes polarizações (Coronagraphic Imager with Optic Adaptive, CIAO) da Subaru.
Um telescópio de grande abertura, especialmente com a excelente qualidade de imagem da Subaru, permite que luz fraca seja vista em alta resolução. A tecnologia óptica adaptativa reduz os efeitos de distorção da atmosfera da Terra na luz, permitindo observações de maior resolução. Coronagraphy é uma técnica para bloquear a luz de um objeto brilhante, como uma estrela, para ver objetos mais fracos perto dele, como planetas e poeira ao redor de uma estrela. Ao observar a luz polarizada, a luz refletida pode ser diferenciada da luz que vem diretamente de sua fonte original. A polarização também contém informações sobre o tamanho, forma e alinhamento da poeira refletindo a luz.
Com essa combinação de tecnologias, a equipe conseguiu observar o Beta Pic na luz infravermelha, dois micrômetros de comprimento de onda, com uma resolução de um quinto de um segundo de arco. Essa resolução corresponde à capacidade de ver um grão individual de arroz a uma milha de distância ou uma semente de mostarda a um quilômetro de distância. Atingir esta resolução representa uma enorme melhoria em relação às observações polarimétricas anteriores comparáveis da década de 1990, que tinham apenas resoluções de cerca de um meio e meio de segundo de arco.
Os novos resultados sugerem fortemente que o disco de Beta Pic contém objetos planetesimais, asteróides ou do tipo cometa, que colidem para gerar poeira que reflete a luz das estrelas.
A polarização da luz refletida no disco pode revelar as propriedades físicas do disco, como composição, tamanho e distribuição. Uma imagem de todas as duas luzes de comprimento de onda do micrômetro mostra a estrutura longa e fina do disco vista quase na borda. A polarização da luz mostra que dez por cento da luz de dois micrômetros é polarizada. O padrão de polarização indica que a luz é um reflexo da luz que se originou da estrela central.
Uma análise de como o brilho do disco muda com a distância da central mostra uma diminuição gradual no brilho com uma pequena oscilação. A ligeira oscilação no brilho corresponde a variações na densidade do disco. A explicação mais provável é que as regiões mais densas correspondem a onde os planetesimais estão colidindo. Estruturas semelhantes foram vistas mais próximas da estrela em observações anteriores em comprimentos de onda mais longos, usando a Câmera e o Espectro Infravermelho Médio Frios da Subaru (COMICS) e outros instrumentos.
Uma análise semelhante de como a quantidade de polarização muda com a distância da estrela mostra uma diminuição na polarização a uma distância de cem unidades astronômicas (uma unidade astronômica é a distância entre a Terra e o Sol). Isso corresponde a um local em que o brilho também diminui, sugerindo que a essa distância da estrela há menos planetesimais.
Enquanto a equipe investigava modelos do disco Beta Pic que podem explicar as observações novas e antigas, eles descobriram que a poeira no disco Beta Pic é mais de dez vezes maior que os grãos típicos de poeira interestelar. O disco de poeira Beta Pics é provavelmente feito de pedaços soltos de pó e gelo, do tamanho de micrômetros, como minúsculos coelhos do tamanho de bactérias.
Juntos, esses resultados fornecem evidências muito fortes de que o disco ao redor do Beta Pic é gerado pela formação e colisão de planetesimais. O nível de detalhe dessas novas informações solidifica nossa compreensão do ambiente em que os planetas se formam e se desenvolvem.
Motohide Tamura, que lidera a equipe, diz que “poucas pessoas foram capazes de estudar o local de nascimento dos planetas observando a luz polarizada com um grande telescópio. Nossos resultados mostram que esta é uma abordagem muito gratificante. Planejamos estender nossa pesquisa para outros discos, para obter uma imagem abrangente de como a poeira se transforma em planetas. ”
Estes resultados foram publicados na edição de 20 de abril de 2006 do Astrophysical Journal.
Membros da equipe: Motohide Tamura, Hiroshi Suto, Lyu Abe (NAOJ), Misato Fukagawa (Universidade de Nagoya, Instituto de Tecnologia da Califórnia), Hiroshi Kimura, Tetsuo Yamamoto (Universidade de Hokkaido)
Esta pesquisa foi apoiada pelo Ministério da Educação, Cultura, Esportes, Ciência e Tecnologia do Japão através de um subsídio para pesquisa científica em áreas prioritárias para o "Desenvolvimento da ciência planetária extra-solar".
Fonte original: Comunicado de imprensa da NAOJ
