Choque de cometas explica caroço de gás em torno de estrela jovem

Esta concepção artística ilustra o modelo preferido para explicar as observações do ALMA de Beta Pictoris. As novas observações do ALMA mostram que o disco em torno da estrela está permeado de gás de monóxido de carbono. A presença deste gás poderá indicar que o sistema planetário Beta Pictoris se tornará eventualmente passível de abrigar vida. Nos limites externos do sistema, a influência gravitacional de um planeta gigante hipotético (embaixo à esquerda) captura cometas criando um grupo denso e de elevada massa (à direita) onde colisões frequentes ocorrem. Crédito: NASA's Goddard Space Flight Center/F. Reddy

Astrônomos anunciaram a descoberta de um caroço inesperado de monóxido de carbono gasoso no disco de poeira que circunda a estrela Beta Pictoris.

A descoberta, feita com observações obtidas pelo Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) situado no norte do Chile, é surpreendente uma vez que se espera que tal gás seja rapidamente destruído pela radiação estelar.

Algo - provavelmente colisões frequentes entre objetos pequenos e gelados, como cometas - faz com que o gás esteja a ser constantemente criado.Os novos resultados foram publicados na revista Science.

Beta Pictoris, uma estrela próxima facilmente observável a olho nu no céu austral, já é tida como sendo o arquétipo dos sistemas planetários jovens. Sabe-se que abriga um planeta que orbita a estrela a uma distância de 1,2 milhões de quilômetros e foi uma das primeiras estrelas que se descobriu rodeada por um enorme disco de poeira.

As novas observações do ALMA mostram que o disco está permeado de gás de monóxido de carbono. Paradoxalmente, a presença deste gás, tão prejudicial aos humanos na Terra, poderá indicar que o sistema planetário Beta Pictoris se tornará eventualmente passível de abrigar vida.

O bombardeamento de cometas que os seus planetas sofrem atualmente está muito provavelmente a fornecer-lhes água indispensável à vida.

A posição da estrela Beta Pictoris está assinalada com um círculo vermelho neste mapa da constelação do Pintor. Tal como indicado pelo seu nome, esta é a segunda estrela mais brilhante na constelação. Juntamente com a maioria das estrelas assinaladas neste mapa, Beta Pictoris pode ser vista a olho nu num céu escuro. Créditos: ESO, IAU and Sky & Telescope

No entanto, o monóxido de carbono é rápida e facilmente destruído pela radiação estelar - dura apenas cerca de 100 anos no local onde se encontra no disco de Beta Pictoris. Observá-lo num disco com 20 milhões de anos de idade é realmente uma surpresa.

A pergunta é então: de onde é que este gás vem e porque é que ainda lá se encontra?

“A não ser que estejamos a observar Beta Pictoris numa altura muito particular, o monóxido de carbono deve estar a ser continuamente criado” diz Bill Dent, um astrônomo do ESO trabalhando no Escritório do ALMA em Santiago, Chile, e autor principal do artigo científico que foi publicado na revista Science.

“A fonte mais abundante de monóxido de carbono num sistema estelar jovem é a colisão de objetos gelados, desde cometas a objetos maiores do tamanho de planetas”.

Mas a taxa de destruição tem que ser muito elevada: “Para que haja a quantidade de monóxido de carbono que estamos a observar, a taxa de colisões tem de ser verdadeiramente espantosa - uma colisão de um cometa grande a cada cinco minutos”, diz Aki Roberge, astrônomo no Goddard Research Center da NASA, em Greenbelt, EUA e co-autor do artigo.

“E para termos este número de colisões, terá que haver uma enorme concentração de cometas”.

Com apenas 12 milhões de anos de idade, ou menos de três milionésimos da idade do Sol, Beta Pictoris tem 75% mais massa que a nossa estrela progenitora. Situa-se a cerca de 60 anos-luz de distância na direção da constelação do Pintor e é um dos melhores exemplos de uma estrela rodeada por um disco de poeira. Observações anteriores mostraram uma deformação no disco, um disco secundário inclinado e cometas a cair na estrela, tudo isto sinais indiretos, mas que sugerem fortemente a presença de um planeta de grande massa. Observações obtidas com o instrumento NACO, montado no Very Large Telescope do ESO, em 2003, 2008 e 2009, mostraram a presença de um planeta em torno de Beta Pictoris, situado a uma distância entre 8 a 15 vezes a distância entre a Terra e o Sol - as chamadas Unidades Astronômicas - o que corresponde a aproximadamente a distância de Saturno ao Sol. O planeta tem uma massa de cerca de nove vezes a massa de Júpiter, possuindo a massa e localização certas para explicar a deformação das partes internas do disco. Esta imagem foi criada a partir de dados do Digitized Sky Survey 2 e mostra uma região de aproximadamente 1,7 por 2,3 graus em torno de Beta Pictoris. Crédito: ESO/Digitized Sky Survey 2

O ALMA mostrou ainda outra surpresa, já que as observações revelaram não apenas o monóxido de carbono mas permitiram também mapear a sua localização no disco, devido à capacidade única do ALMA em medir simultaneamente posições e velocidades: o gás concentra-se num único caroço compacto.

Esta concentração situa-se a 13 bilhões de quilômetros de distância da estrela, o que corresponde a cerca de três vezes a distância de Netuno ao Sol. A razão por que o gás se concentra neste pequeno caroço tão longe da estrela permanece um mistério.

“Este caroço de gás é uma importante pista sobre o que se passa nas regiões mais externas deste sistema planetário jovem”, diz Mark Wyatt, astrônomo da Universidade de Cambridge, RU, e co-autor do artigo.

Mark explica que existem dois processos pelos quais este caroço se pode ter formado: “Ou a atração gravitacional de um planeta ainda não detectado, com massa semelhante à de Saturno, concentra as colisões de cometas nesta pequena região, ou o que estamos a ver são os resquícios de uma colisão catastrófica entre dois planetas gelados com massas semelhantes à de Marte”.

Ambas estas hipóteses dão aos astrônomos razões para esperar descobrir vários outros planetas em torno de Beta Pictoris.

“Este monóxido de carbono é apenas o início - podem haver outras moléculas pré-orgânicas mais complexas libertadas por estes corpos gelados”, acrescenta Roberge.

A imagem do ALMA do monóxido de carbono em torno de Beta Pictoris (em cima) pode ser decomposta de modo a simular uma vista de cima do sistema, revelando uma enorme concentração de gás nos limites mais externos. Para comparação em termos de escalas mostramos igualmente na imagem as órbitas do Sistema Solar. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) and NASA's Goddard Space Flight Center/F. Reddy

Estão previstas mais observações com o ALMA, que ainda não alcançou as suas capacidades totais, para se continuar a estudar este intrigante sistema planetário e consequentemente ajudar-nos a compreender quais as condições que existiam durante a formação do nosso Sistema Solar.

Há muitas estrelas que se encontram envolvidas por nuvens de poeira em movimento, os chamados discos de poeira. Trata-se dos restos de uma colisão em cascata de rochas em torno da estrela, um pouco como a destruição colisional da estação espacial que aparece no filme Gravidade (mas a uma escala muito maior).

Os cometas contêm gelos de monóxido de carbono, dióxido de carbono, amônia e metano, no entanto a sua componente majoritária é uma mistura de poeira e gelo de água.

Artigo científico:

O ESO é a mais importante organização européia intergovernamental para a pesquisa em astronomia e é o observatório astronômico mais produtivo do mundo. O ESO é financiado por 15 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça.

O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e funcionamento de observatórios astronômicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrônomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação nas pesquisas astronômicas.

O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta, no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronômico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio.

O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio ALMA, o maior projeto astronômico que existe atualmente.

O ESO está planejando o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio de 39 metros que observará na banda do visível e infravermelho próximo. O E-ELT será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

Fonte: European Southern Observatory (ESO)