Como pesar um planeta que não é visível a muitos anos-luz de distância? Os astrónomos podem ter encontrado a resposta – e isso envolve “ler a informação entre os anéis”, as brilhantes e belas estruturas de poeira que os exoplanetas recém-nascidos formam em torno das suas estrelas jovens.
De modo geral, os planetas nascem de poeira, gás e pequenos fragmentos chamados “planetesimais” que circundam os planetas jovens. Estrela. Assim, quando eram relativamente jovens, descobriu-se que estes mundos ainda estavam incrustados em material natal que girava nesta estrutura semelhante a uma placa chamada disco protoplanetário. No entanto, observações recentes sugerem que, à medida que estes exoplanetas recém-nascidos orbitam as suas estrelas-mãe, também criam órbitas neste disco de gás e poeira.
Embora tais anéis tenham sido usados para determinar exoplaneta Em torno das estrelas, o novo estudo propõe uma forma de utilizar estes sulcos para realmente avaliar as características dos exoplanetas.
“Há muito que sabemos que estes anéis podem ter-se formado a partir de poeira condensada que se acumulou fora das órbitas de planetas jovens incorporados, mas até agora não conseguimos ligar as características destes anéis à massa do planeta”, disse num relatório a líder da equipa, Amena Faruqi, do Grupo de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Warwick, no Reino Unido. declaração. “Ao ler ‘entre os anéis’, temos agora uma forma de reconstruir as massas dos planetas que formam os anéis, mesmo que estes planetas sejam demasiado ténues ou demasiado incorporados para serem observados diretamente.
“Estes anéis brilhantes são mais do que apenas belas estruturas – são essencialmente as impressões digitais do planeta.”
Estude sistemas estelares empoeirados
O primeiro passo dado por Faruqi e colegas envolveu a utilização de simulações computacionais para avaliar como um grande número de exoplanetas criaria diferentes formas para os anéis no disco planetário original. Eles descobriram que a largura do anel de poeira e a localização do ponto mais brilhante do anel são fundamentais para avaliar as características de um exoplaneta camuflado.
De forma emocionante, a relação entre a massa de um planeta e o brilho máximo do anel de poeira que ele cria mantém-se verdadeira, não importa o que aconteça. comprimento de onda Independentemente do tamanho das partículas de poeira no anel, o sistema é fotografado à luz. Isto significa que os astrónomos não precisam de conhecer as condições exatas em torno das estrelas recém-nascidas para avaliar as massas dos seus exoplanetas.
Os cientistas testaram a sua nova técnica no PDS 70, um sistema planetário a cerca de 370 anos-luz de distância que os astrónomos têm estudado com os astrónomos. Matriz Milimétrica/Submilimétrica Grande Atacama (ALMA), um conjunto de 66 antenas de rádio localizadas no norte do Chile.
“Um dos pontos fortes deste trabalho é que ele não permanece no domínio teórico – fomos capazes de aplicar esses resultados de simulação diretamente a sistemas reais observados”, disse Jessica Speedie, do MIT, em um comunicado. “Usar o sistema PDS 70 como um laboratório observacional em particular permitiu a validação real do método, dando-nos a confiança de que estes métodos estarão realmente prontos para uso generalizado em breve.”
O PDS 70 é um objeto de teste útil para a equipe porque hospeda pelo menos dois exoplanetas, PDS 70 b e PDS 70 c, que foram diretamente fotografados. A técnica fornece uma massa estimada de PDS 70 c, consistente com as estimativas atuais de cerca de 7,5 vezes a massa de Júpiter. As descobertas da equipa também fornecem algumas informações surpreendentes sobre os processos que rodeiam a formação planetária e levantam questões que os astrónomos estão ansiosos por responder.
“Outro resultado surpreendente da simulação é que, num disco típico, planetas em formação mais massiva podem reter até 20 vezes a massa da Terra em poeira dentro destes anéis,” disse Ralph Pudritz, do Departamento de Física e Astronomia da Universidade McMaster, num comunicado. “Isto confirma as observações do ALMA, mas levanta a questão de saber por que razão não estão a ser descobertos novos planetas na poeira e nos seixos presos nos anéis. Esta é uma informação importante que levará a novas observações e teorias.”
Em última análise, esta nova tecnologia e a sua capacidade de estudar sistemas planetários infantis também poderão ajudar-nos a compreender como o nosso próprio sistema planetário se formou há cerca de 4,6 mil milhões de anos.
“O que mais me entusiasma é o momento. Com o ALMA a fornecer imagens de disco cada vez mais detalhadas e instalações futuras no horizonte, agora é o momento perfeito para desenvolver estes métodos,” disse Farzana Meru, membro da equipa, do Departamento de Física da Universidade de Warwick. “A combinação dos nossos diagnósticos baseados em poeira com observações barométricas abrirá uma nova e poderosa janela para os planetas ocultos que moldaram estes discos e os diversos sistemas planetários que eles irão formar.”
As descobertas da equipe foram publicadas na quinta-feira (28 de maio) em O Jornal Astrofísico.
