Desde a década de 1990, cientistas detectaram milhares de exoplanetas orbitando estrelas distantes, mas a descoberta de protoplanetas bebês inseridos em extensões estelares de gás e poeira provou ser um desafio. Uma equipe internacional de astrônomos usou uma nova técnica para enfim descobrir não um, mas três planetas bebês em torno de uma estrela recém-nascida — uma descoberta incrível que está reafirmando suposições antigas sobre a formação de planetas.

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Normalmente, exoplanetas são detectados quando se movem na frente de sua estrela anfitriã, resultando em um breve efeito de escurecimento, ou quando sua gravidade faz com que uma estrela anfitriã se sacuda levemente. Mas essas técnicas não se prestam muito bem ao estudo de discos protoplanetários — extensões escuras cheias de pedras, poeira e gás. Isso é um problema porque os cientistas gostariam muito de detectar protoplanetas; a teoria é que planetas se formam dentro desses discos, mas os astrônomos nunca viram esse processo em ação, nem detectaram um planeta bebê dentro dessas incubadoras empoeiradas. Mas isso agora mudou, graças a dois novos artigos publicados nesta quarta-feira (13) no periódico Astrophysical Journal Letters.

Usando o rádio-observatório Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) no Chile, duas equipes de astrônomos detectaram três planetas infantis em torno da HD 163296, uma jovem estrela localizada a cerca de 330 anos-luz da Terra. Essa estrela tem o dobro do tamanho do nosso próprio Sol, mas, com quatro milhões de anos, tem apenas um milésimo da idade do Sol. Para detectar os novos planetas, os astrônomos usaram uma nova técnica que detecta padrões anômalos de fluxo de gás dentro dos discos formadores de planeta.

A equipe, liderada por Richard Teague, astrônomo da Universidade de Michigan, encontrou um par de protoplanetas com a massa de Júpiter localizados a 12 bilhões de quilômetros e a 21 milhões de quilômetros da estrela anfitriã — que tem 80 e 140 vezes a distância da Terra ao Sol (UA), respectivamente.

De forma independente, o astrônomo Christopher Pinte e sua equipe da Universidade Monash em Clayton, na Austrália, encontraram um planeta um pouco mais distante, a cerca de 24 bilhões de quilômetros da estrela anfitrã, ou 260 UA. Todos os três planetas estavam firmemente incorporados no disco protoplanetário da HD 163296.

Imagem do ALMA mostrando uma “dobra” no comprimento de onda do fluxo de gás dentro do disco protoplanetário em órbita em torno da estrela infantil HD 163296. Imagem: ESO, ALMA ESO / NAOJ / NRAO; Pinte et al.

O ALMA já foi usado antes para estudar discos protoplanetários, mas, desta vez, o telescópio foi usado para dar uma olhada bem mais de perto, especificamente na maneira como o gás monóxido de carbono (CO) flui dentro desta região formadora de planetas.

As moléculas de monóxido de carbono emitem uma assinatura de luz de comprimento de onda milimétrica distinta, que o ALMA é capaz de detectar. Os astrônomos usam o efeito Doppler para ver como esse gás se move dentro do disco. Contudo que tudo seja igual — pelo menos de uma perspectiva gravitacional —, o gás deve fluir em um padrão estável e previsível. Mas não foi isso que os astrônomos viram.

Em três regiões específicas dentro do disco protoplanetário, o gás faz movimentos dramáticos na forma de deslocamento de comprimentos de onda de monóxido de carbono. Esses movimentos, argumentam os astrônomos, estão sendo causados por objetos massivos, que eles interpretam como sendo os três protoplanetas. O efeito pode ser comparado ao modo como os redemoinhos de água se formam em um rio ao redor de grandes rochas.

Cuidado com o vão: Esta imagem do ALMA mostra grandes vãos dentro de um disco protoplanetário, que pode ou não ser causado pela formação de planetas. Imagem: ESO, ALMA ESO / NAOJ / NRAO; A. Isella; B. Saxton NRAO / AUI / NSF

Estudos anteriores (também usando o ALMA) destacaram a presença de grandes vãos nos discos protoplanetários. Essas lacunas, teorizaram, foram causadas pela formação de planetas. Esse pode muito bem ser o caso aqui, mas, na melhor das hipóteses, a evidência foi circunstancial, e os dados usados nesses estudos não puderam ser usados para estimar o tamanho dos planetas suspeitos. A nova técnica pode fazer exatamente isso, ao mesmo tempo em que fornece uma maneira melhor de observar o interior desses discos formadores de planetas para ver o que realmente está acontecendo lá dentro.

É um resultado empolgante, que mostra a capacidade do ALMA de farejar planetas bebês. O sucesso desta nova técnica também significa que outros discos protoplanetários devem ser estudados de maneira parecida. E, de fato, ambas as equipes planejam fazer exatamente isso.

[Astrophysical Journal Letters, Astrophysical Journal Letters]

Imagem do topo: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello