Todo planeta que já existiu nasceu dentro de um disco de gás e poeira girando ao redor de uma estrela jovem. Isso inclui a Terra, Marte, Júpiter e os outros sete planetas do nosso Sistema Solar. Os astrônomos sabiam disso há décadas. Porém, o que ninguém conseguia explicar direito era como esse material bruto chegava até lá. Como o gás caótico de uma nuvem estelar se transforma, de forma organizada, em um disco de formação planetária? Agora, finalmente, temos uma resposta.
ALMA descobre a zona perdida da formação dos planetas
Segundo a publicação oficial do Observatório ALMA, uma equipe liderada pela pesquisadora Indrani Das, do Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA), identificou pela primeira vez uma zona de transição distinta onde o gás caótico se organiza gradualmente até formar um disco planetário ordenado. Esse fenômeno recebeu o nome de ENDTRANZ, sigla em inglês para Envelope Disk Transition Zone, ou Zona de Transição Envelope-Disco.
A descoberta foi publicada no The Astrophysical Journal e representa uma virada histórica na astronomia. Afinal, essa zona havia sido prevista em simulações computacionais, mas nunca havia sido detectada diretamente no universo real. Portanto, encontrá-la em uma estrela jovem de verdade foi um momento de pura euforia para a ciência.
O que é o ENDTRANZ e por que ele importa
Para entender o ENDTRANZ, imagine uma estrela recém-nascida envolta em uma nuvem densa de gás e poeira chamada envelope. Esse gás cai em direção à estrela de forma desordenada, girando lentamente, como uma multidão empurrando em direções diferentes. Contudo, ao se aproximar do centro, esse material precisa entrar em sinconia. É exatamente nessa faixa de transição que o caos se transforma em ordem, e o disco de formação planetária começa a existir.
Segundo a pesquisa, o ENDTRANZ não é uma fronteira abrupta. Ele ocorre ao longo de uma faixa radial finita, onde o gás muda gradualmente da rotação desordenada do envelope para a chamada rotação kepleriana, que é o movimento circular organizado que vemos em planetas orbitando estrelas. Assim, a transição entre o caos e a ordem tem um endereço no espaço. E agora, pela primeira vez, sabemos onde ele fica.
O telescópio que tornou tudo isso possível
Nada disso teria sido possível sem o poder do ALMA, o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Localizado no deserto do Atacama, no Chile, o ALMA é um conjunto de 66 antenas que trabalham juntas para observar o universo em comprimentos de onda que o olho humano jamais alcançaria. Além disso, sua resolução é tão impressionante que consegue distinguir detalhes na escala de unidades astronômicas, que é a distância da Terra ao Sol.
Foi justamente essa resolução extraordinária que permitiu à equipe de Das detectar a assinatura do ENDTRANZ na estrela jovem L1527 IRS, localizada a cerca de 450 anos-luz da Terra, na nuvem molecular de Touro. A zona de transição detectada tem aproximadamente 16 unidades astronômicas de largura, ou seja, 16 vezes a distância entre a Terra e o Sol. Portanto, é uma região enorme em escala humana, mas minúscula dentro do cosmos.
Como a detecção foi feita
A equipe usou dados do ALMA Large Program eDisk, um programa dedicado ao estudo de discos embutidos em formação planetária. Os pesquisadores buscaram uma “assinatura” específica no momento angular do gás, que é basicamente uma medida de como ele gira. De acordo com os dados do ALMA, havia um salto claro nessa assinatura justamente na fronteira entre o envelope e o disco, exatamente onde as simulações computacionais haviam previsto o ENDTRANZ.
“Não acreditei de início que os dados observacionais de L1527 IRS mostravam evidências de ENDTRANZ, mas surpreendentemente estava lá”, disse Nagayoshi Ohashi, investigador principal do programa eDisk e coautor do estudo, segundo a publicação do observatório.
O que os discos nos dizem sobre a origem dos planetas
Entender como o disco de formação planetária se forma é essencial para entender como surgem planetas. Afinal, sem esse disco, não há planeta. E sem saber como o gás chega até o disco, não conseguimos construir um modelo completo do nascimento de mundos como o nosso.
De acordo com dados da survey AGE-PRO do ALMA, que estudou 30 discos ao redor de estrelas jovens de até cinco milhões de anos de idade, o gás e a poeira que compõem esses discos se dissipam em velocidades diferentes. O gás some mais rápido, enquanto a poeira persiste por mais tempo. Isso significa que planetas gigantes gasosos, como Júpiter, precisam se formar enquanto ainda há gás abundante, ou seja, nos primeiros milhões de anos. Portanto, a janela de oportunidade para criar um gigante gasoso é relativamente curta.
Além disso, segundo a mesma pesquisa, a proporção entre massa de gás e massa de poeira tende a ser surpreendentemente consistente entre discos de tamanhos diferentes. Isso contradiz modelos anteriores e abre novas perguntas sobre a física interna desses discos.
Espirais, anéis e os segredos escondidos no disco
Outro resultado impressionante vem de observações do ALMA que capturaram, pela primeira vez em vídeo, o movimento de estruturas espirais dentro de um disco protoplanetário ao redor da estrela IM Lupi. Segundo as observações, essas espirais se enrolam dinamicamente, e a velocidade desse movimento corresponde exatamente às previsões teóricas de espirais geradas pela própria gravidade do disco. Portanto, os cientistas agora conseguem distinguir se uma espiral foi criada pelo próprio disco ou por um planeta já em formação dentro dele.
Além disso, dados do programa exoALMA revelaram subestruturas em 13 dos 15 discos analisados, incluindo arcos, braços espirais e perturbações no gás que podem indicar planetas com massas entre 1 e 5 vezes a de Júpiter orbitando a distâncias de até 310 unidades astronômicas. Assim, o retrato que vai se formando é o de discos muito mais ricos e dinâmicos do que imaginávamos.
Por que isso muda o que sabemos sobre a formação de planetas
A descoberta do ENDTRANZ estabelece, pela primeira vez, um mecanismo observável para explicar como o gás primordial do envelope se transforma em material de disco planetário. Assim, esse é o elo perdido entre a nuvem de gás que envolve uma estrela recém-nascida e o disco onde planetas como a Terra se formam.
Além disso, o ENDTRANZ pode ser usado como uma ferramenta diagnóstica. Agora que os astrônomos sabem qual assinatura procurar nos dados do ALMA, eles podem rastrear essa zona em outros sistemas estelares jovens ao longo da galáxia. Dessa forma, a descoberta abre portas para estudar a formação de discos em uma escala muito maior.
“Em muitos sentidos, acreditamos que isso é apenas o começo!”, disse a própria Indrani Das, conforme reportado pelo Observatório ALMA. E é difícil discordar.
O universo está sempre ensinando algo novo
A história da ciência é feita de perguntas que parecem simples e revelam complexidades imensas quando investigadas de perto. “Como os planetas se formam?” é uma dessas perguntas. E a resposta, que envolve zonas de transição, momento angular, rotação kepleriana e telescópios no deserto do Chile, é muito mais fascinante do que qualquer ficção científica poderia imaginar.
O ALMA continua revolucionando nossa compreensão do cosmos, peça por peça. Cada novo disco estudado, cada assinatura de momento angular detectada, cada espiral filmada em movimento nos aproxima um pouco mais de entender de onde viemos. Porque, no fim das contas, somos feitos do mesmo gás e poeira que um dia formou discos como L1527 IRS.
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Perguntas frequentes sobre discos de formação planetária
O que é um disco de formação planetária?
É um disco de gás e poeira que orbita uma estrela jovem. Dentro dele, partículas se aglutinam ao longo de milhões de anos e formam planetas, luas e asteroides.
O que é o ENDTRANZ?
É a Zona de Transição Envelope-Disco, uma faixa de espaço onde o gás caótico do envelope de uma estrela recém-nascida se organiza gradualmente até entrar na rotação ordenada do disco planetário.
O que é o telescópio ALMA?
O ALMA é um conjunto de 66 antenas de rádio localizado no deserto do Atacama, no Chile. Ele observa o universo em comprimentos de onda milimétricos e submilimétricos, permitindo estudar gás e poeira frios ao redor de estrelas jovens com resolução extraordinária.
Onde foi detectado o ENDTRANZ pela primeira vez?
Na estrela jovem L1527 IRS, localizada a cerca de 450 anos-luz da Terra, na nuvem molecular de Touro. A zona possui aproximadamente 16 unidades astronômicas de largura.
Por que é importante entender como os discos se formam?
Porque sem disco não há planetas. Compreender como o gás chega ao disco e como ele evolui ajuda os cientistas a entenderem como surgem sistemas planetários como o nosso e onde podem existir outros mundos habitáveis.
Quanto tempo dura um disco de formação planetária?
De acordo com a survey AGE-PRO do ALMA, a maioria dos discos se dissipa após alguns milhões de anos. Contudo, os que sobrevivem retêm mais gás do que o esperado, o que muda a compreensão sobre quando e como os planetas formam suas atmosferas.
É possível ver um disco de formação planetária da Terra?
Não a olho nu. Porém, com telescópios como o ALMA e o James Webb, os astrônomos conseguem observar detalhes impressionantes nesses discos, incluindo anéis, espirais e até indícios da presença de planetas ainda em formação.
Indicação de Leitura
Gostou do nosso artigo? Então continue explorando as descobertas do ALMA, o observatório que está revolucionando a astronomia moderna. Dê sequência à sua jornada pelo cosmos e conheça como o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array revela os segredos da formação de estrelas, planetas e galáxias. Cada observação do ALMA amplia nossa compreensão do universo — e mostra como a ciência, aqui na Terra, também evolui com essas descobertas.!
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Fonte: Artigo “ALMA Reveals How Planet-Forming Disks Take Shape” publicado em almaobservatory.org