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NASA, ESA, STScI, Joseph Olmsted (STScI)
Como os planetas se formam? Por muitos anos, os cientistas pensaram ter entendido esse processo estudando o único exemplo que tivemos acesso ao nosso próprio Sistema Sun.
No entanto, a descoberta de planetas em torno de estrelas distantes na década de 1990 deixou claro que o quadro technology muito mais complicado do que sabíamos.
Em novas pesquisasavistamos um gigante gasoso quente, semelhante a Júpiter, no processo de formação em torno de uma estrela a cerca de 500 anos-luz da Terra.
Esta rara foto de um planeta realmente em processo de formação, atraindo matéria de um vasto disco de poeira e gás que gira em torno de seu sol também infantil, abriu uma janela para mistérios que intrigam os astrônomos há anos.
Um triunfo científico?
A investigação científica sobre as origens da Terra e dos outros planetas do nosso Sistema Sun começou em meados do século XVIII.
Com base no trabalho do pensador sueco Emanuel Swedenborg, o famoso filósofo alemão Immanuel Kant propôs que o Sol e sua pequena família planetária cresceram de uma grande nuvem primordial rotativa; Kant chamou isso de “Urnebel”, alemão para nebulosa.
Essa ideia foi posteriormente refinada pelo polímata francês Pierre Laplace e, desde então, teve muitas adições e revisões, mas os cientistas modernos acham que estava basicamente no caminho certo. O descendente moderno da hipótese de Kant, agora preenchida com física detalhada, pode explicar a maioria das características observadas de nosso sistema sun.
Agora podemos executar simulações de computador com todas as configurações corretas, e uma bela réplica virtual do nosso sistema sun surgirá. Terá os tipos certos de planetas nas órbitas certas, girando em ordem de relógio, assim como a coisa actual.
Este modelo é uma síntese triunfante de tópicos da geologia, química, física e astronomia, e parecia ter as bases cobertas. Até que seja, os astrônomos o confrontaram com planetas de fora nosso sistema sun.
Além do Sistema Sun
Quando os primeiros sistemas de planetas orbitando estrelas distantes foram descobertos em meados da década de 1990, havia controvérsia imediata e consternação. Os novos planetas não se encaixavam no modelo: o resto do cosmos, ao que parece, não se importava muito com o que acontecia aqui ao redor do nosso pequeno sol.
Desde então, tem havido uma percepção de que pode haver diferentes caminhos para formar um sistema planetário. Entre os milhares de planetas que orbitam outras estrelas que agora povoam nossos catálogos, a família de planetas do nosso Sol está começando a parecer um pouco incomum.
Apesar disso, um dos componentes físicos mais básicos da maquinaria de construção de planetas que acreditamos ser responsável pela formação de planetas gasosos gigantes como Júpiter e Saturno resistiu ao teste do pace: a ideia de “acréscimo de núcleo”.
A acreção do núcleo começa com os gases e grãos de poeira microscópicos que se acredita comporem a típica nuvem primordial de Kant (que tem a forma de um disco giratório achatado com a estrela infantil no centro). Grãos de poeira se aglomeram em grãos sucessivamente maiores, depois seixos, rochas e em cascata até planetas bebês ou “planetesimais”.
Quando esse aglomerado fica grande o suficiente, atinge um ponto de inflexão. A atração gravitacional agora ajuda o planeta embrionário a atrair rapidamente gás, poeira e outros aglomerados, limpando seu caminho orbital e esculpindo uma lacuna round no disco.
É um dos triunfos característicos da astronomia moderna que exatamente os tipos de “lacunas de disco” previstos pela teoria sejam agora vistos e estudados no cosmos.
Uma grande crise
No entanto, há algumas coisas que o acréscimo do núcleo não pode explicar. Planetas massivos foram vistos orbitando longe de suas estrelas hospedeiras, nos confins distantes e frios.
De acordo com a teoria da acreção central, tais planetas não deveriam existir. Eles estão muito longe, onde as órbitas se movem muito lentamente para executar o negócio de construção de planetas.
Um novo modelo de “colapso gravitacional” foi formulado para explicar esses planetas distantes massivos inesperados. A ideia básica é que, se o próprio disco primordial tiver massa suficiente, a coisa toda pode se tornar instável e colapsar para formar planetas rapidamente em uma grande crise.
Essa nova imagem parecia explicar os planetas atípicos, mas como todos os exemplos conhecidos eram muito antigos (geralmente bilhões de anos), essa teoria permaneceu apenas isso – uma teoria. Até agora.
Um planeta nasce
No ano passado, nós e nossos colegas avistamos um planeta massivo, ainda em processo de formação, em torno de uma estrela a cerca de 500 anos-luz da Terra.
Esta estrela, chamada AB Aurigae, tem tornar-se famoso nos círculos de astronomia pelo belo e intrincado disco espiral que o envolve.
Os aglomerados e ondas vistos neste disco (e em outros semelhantes) são consistentes com o que se veria se o colapso gravitacional estivesse ocorrendo. Mas até agora, faltavam evidências de um planeta em formação.
Este planeta recém-descoberto – apelidado de AB Aurigae b – está embutido em um halo espesso e rodopiante de poeira e gás, em meio às espirais e ondas reveladoras que significam o colapso gravitacional. O planeta está cerca de 93 vezes mais longe de sua estrela do que a Terra está do Sol, bem fora da região em que a teoria tradicional de acreção do núcleo poderia explicar sua formação.
Esta descoberta, portanto, fornece fortes evidências para a teoria alternativa do colapso gravitacional.
A descoberta foi feita usando observações do Telescópio Subaru em Mauna Kea, Havaí, bem como do Telescópio Espacial Hubble.
Alimentado pela energia do processo de formação violento e rápido, o planeta é quente o suficiente para brilhar (cerca de 2000 ℃). É esse brilho que revela a presença do planeta. Ao mesmo pace, o turbilhão de gás e poeira ao redor do planeta em formação são vistos iluminados pela luz azulada da estrela central de AB Aurigae.
Telescópios maiores e melhores
Esta nova descoberta fornece uma peça crítica do quebra-cabeça da formação do planeta, mas o caso não está encerrado.
À medida que nossos telescópios se tornam maiores e nossos métodos de observação se tornam mais avançados, esperamos ver muito mais planetas em formação capturados em todos os estágios de seu desenvolvimento, bem como planetas maduros totalmente formados como a Terra.
E, eventualmente, podemos esperar responder às grandes questões: como uma gama tão estranha e diversificada de sistemas planetários se formou em toda a galáxia, quais são as condições nesses novos mundos e como nosso próprio pequeno Sistema Sun se encaixa entre eles ?
Peter TuthillAstrofísico, Universidade de Sidney, e Barnaby NorrisPesquisador, Universidade de Sidney
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