Imagem revolucionária do ALMA revela gênesis planetária

Esta é a imagem mais nítida já obtida pelo instrumento ALMA, e apresenta o disco protoplanetário que rodeia a estrela jovem HL Tauri. Estas novas observações do ALMA revelam subestruturas no interior do disco que nunca tinham sido observadas até hoje, mostrando as possíveis posições de planetas a formarem-se nas regiões escuras do sistema. Crédito: © ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

 Esta nova imagem obtida pelo instrumento ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), revela um detalhe extraordinário, nunca observado até hoje, de um disco de formação planetária em torno de uma jovem estrela. Estas são as primeiras observações do ALMA registradas com a sua configuração quase final, e as imagens mais nítidas obtidas até hoje no submilimétrico. 

 Os novos resultados constituem em um enorme passo à frente no estudo do desenvolvimento de discos protoplanetários e formação de planetas. Para as primeiras observações do ALMA no seu novo modo mais poderoso, os pesquisadores apontaram as antenas à HL Tauri — uma estrela jovem, a cerca de 450 anos-luz de distância, que se encontra rodeada por um disco de poeira.

Esta é uma imagem da estrela jovem HL Tauri e dos seus arredores, composta a partir de dados do ALMA (caixa ampliada em cima à direita) e do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA (restante da imagem). Esta é a primeira imagem do ALMA onde a resolução supera a resolução normalmente obtida pelo Hubble. Crédito: © ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), ESA/Hubble & NASA. Reconhecimento: Judy Schmidt

 A imagem resultante superou todas as expectativas, já que revela detalhes inesperados no disco de material que sobrou da formação da estrela, mostrando uma série de anéis brilhantes concêntricos com enigmáticas regiões escuras, assim como intrigantes estruturas radiais e espaços em forma de arcos.

 “Estas estruturas são quase com certeza o resultado de jovens corpos do tipo planetário formando-se no disco”.

A imagem apresenta o disco protoplanetário que rodeia a estrela jovem HL Tauri. Estas novas observações do ALMA revelam subestruturas no interior do disco que nunca tinham sido observadas até hoje, mostrando as possíveis posições de planetas a formarem-se nas regiões escuras do sistema. Nesta imagem está legendada as diversas estruturas observadas no sistema HL Tauri. Crédito: © ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

 “Este fato é algo surpreendente já que não se espera que tais estrelas jovens possuam na sua órbita corpos planetários suficientemente grandes, capazes de produzir as estruturas observadas na imagem”, disse Stuartt Corder, Diretor Adjunto do ALMA.

 “Assim que vimos esta imagem ficamos estupefatos, sem palavras, com o nível de detalhe espetacular”.

Esta imagem, obtida pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, apresenta a região tumultuosa em torno de HL Tauri, uma estrela jovem rodeada por um disco protoplanetário. Crédito: © ESA/Hubble e NASA. Reconhecimento: Judy Schmidt

 “HL Tauri não tem mais do que um milhão de anos e, no entanto, parece que o seu disco já está repleto de planetas em formação”.

 “Só esta imagem já é suficiente para revolucionar as teorias de formação planetária”, explica Catherine Vlahakis, cientista de programa adjunto do ALMA e cientista de programa para a campanha de linha de base longa do radiotelescópio.

 O disco de HL Tauri parece estar muito mais desenvolvido do que se esperaria de um sistema com esta idade. Ou seja, a imagem sugere igualmente que o processo de formação planetária deve ser muito mais rápido do que supúnhamos até agora.

Esta imagem faz a comparação entre os tamanhos do Sistema Solar e de HL Tauri com o seu disco protoplanetário. Embora a estrela seja muito menor que o Sol, o disco que a rodeia estende-se desde a estrela até quase três vezes a distância do Sol a Netuno. Crédito: © ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

 Tal resolução pode ser atingida apenas com as capacidades de linha de base longa do ALMA, dando aos astrônomos informação que seria impossível obter com qualquer outra infraestrutura existente, incluindo o Telescópio Espacial Hubble.

 “A logística e infraestruturas necessárias para colocar as antenas a tais distâncias exigiram um trabalho de coordenação sem precedentes por parte de uma equipe internacional de engenheiros e cientistas”, disse o diretor do ALMA, Pierre Cox.

 “Estas linhas de base muito longas fazem com que o ALMA atinja um dos seus principais objetivos e assinalam um impressionante marco tecnológico, científico e de engenharia”.

Esta é uma concepção artística de uma estrela jovem rodeada por um disco protoplanetário, no qual estão se formando planetas. Com o auxílio da configuração de linha de base longa do ALMA — 15 quilômetros — os astrônomos conseguiram obter pela primeira vez uma imagem extremamente detalhada de um disco protoplanetário, que revela a complexa estrutura do disco. Nesta impressão artística podemos ver anéis concêntricos de gás, com espaços que indicam a formação planetária, estruturas estas que foram previstas em simulações de computador. Agora estas mesmas estruturas foram pela primeira vez observadas pelo ALMA. Crédito: © ESO/L. Calçada

 Estrelas jovens como HL Tauri nascem em nuvens de gás e poeira fina, em regiões que colapsaram devido ao efeito da gravidade e formaram núcleos densos e quentes, que eventualmente se incendiarão dando origem a jovens estrelas.

 Estas estrelas estão inicialmente embebidas num casulo de gás e da poeira que restou da sua formação. Este material originado e chamado de disco protoplanetário. É devido às muitas colisões que sofrem, as partículas de poeira iram-se agrupando, crescendo em aglomerações do tamanho de grãos de areia e pequenas rochas.

Esta imagem apresenta a região onde está situada a HL Tauri. Esta estrela pertence a uma das regiões de formação estelares mais próximas da Terra e existem muitas estrelas jovens assim como nuvens de poeira na sua vizinhança. Esta imagem foi composta a partir de dados do Digitized Sky Survey 2. Crédito: © ESO/Digitized Sky Survey 2

 Finalmente, asteroides, cometas e até planetas serão formados no disco. Os jovens planetas quebram o disco, dando origem a anéis, espaços e buracos vazios, tais como os que observamos agora nas estruturas analisadas pelo ALMA.

 A investigação destes discos protoplanetários é crucial, no sentido de percebermos de como a própria Terra se formou no Sistema Solar. Observar os primeiros estágios de formação planetária em torno de HL Tauri pode demonstrar-nos como o nosso próprio sistema planetário seria há mais de quatro bilhões de anos, época da sua formação.

HL Tauri é uma jovem estrela rodeada por um disco de poeira impressionante. Situa-se na famosa Constelação de Touro, apresentada nesta imagem, próximo dos aglomerados estelares visíveis a olho nu das Plêiades e das Híades. Esta estrela é tênue demais para poder ser observada com um pequeno telescópio. Crédito: © ESO, IAU and Sky & Telescope

 “A maior parte do que sabemos hoje sobre a formação planetária, baseia-se na teoria”.

 “Imagens com este nível de detalhe têm sido, até agora, relegadas para simulações de computador e concepções artísticas”.

O ESOcast 69 apresenta os resultados das mais recentes observações do ALMA, e revelam o disco de formação planetária em torno de uma estrela jovem, HL Tauri, com um detalhe nunca antes alcançado. Esta imagem revolucionária é resultado das primeiras observações do instrumento ALMA obtidas com as antenas numa configuração próxima da maior possível, o que deu origem à imagem mais nítida obtida até hoje no submilimétrico. Crédito: © ESO. Design visual e edição: Martin Kornmesser e Luis Calçada. Edição: Herbert Zodet. Web e suporte técnico: André Mathias e Raquel Yumi Shida. Escrito por: Mathias Jäger, Herbert Zodet e Richard Hook. Narração: Sara Mendes da Costa. Música: Johan B. Monell (www.johanmonell.com). Filmagem e fotografia: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), da NASA, ESA, digitalizados Sky Survey 2, N. Risinger (skysurvey.org), L. Calçada, M. Kornmesser, Y. Beletsky (LCO) / ESO e Christoph Malin (christophmalin.com). Dirigido por: Herbert Zodet. Produtor executivo: Lars Lindberg Christensen.

 “Esta imagem de alta resolução da HL Tauri mostra-nos até onde o ALMA pode chegar quando estiver a operar com a sua maior configuração e dando início a uma nova era na exploração da formação de estrelas e planetas”, disse Tim de Zeeuw, diretor geral do ESO.

Este vídeo leva-nos até ao local onde se situa HL Tauri, na Constelação do Touro e revela uma impressionante profundidade e detalhe, que pode agora ser obtido com o ALMA. HL Tauri situa-se a 450 anos-luz de distância. A sequência começa com uma imagem de grande angular, que inclui os aglomerados visíveis a olho nu das Plêiades e das Híades. Vemos em seguida uma imagem muito detalhada obtida no visível pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e no final aparece à nova imagem do ALMA obtida nos comprimentos de onda do milímetro. Crédito: © ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) /NASA/ESA/N. Risinger (skysurvey.org). Música: movetwo

 Desde setembro que o ALMA observa o Universo com a sua maior configuração, correspondente a antenas separadas de 15 quilômetros. Esta campanha de linha de base longa continuará até 1 de dezembro. A linha de base é a distância que separa duas antenas da rede.

Este vídeo apresenta uma concepção artística da evolução de um disco em torno de uma jovem estrela como HL Tauri. A partir do material do disco — essencialmente gás e poeira fina — começam a formar-se planetas que limpam o material à sua volta criando regiões escuras e estruturas em forma de anéis. Crédito: © ESO/L. Calçada

 Em termos de comparação, outras infraestruturas que operam nos comprimentos de onda milimétricos possuem antenas que estão separadas há dois quilômetros de distância. A linha de base máxima do ALMA é de 16 quilômetros. Observações futuras feitas a comprimentos de onda menores atingirão uma nitidez de imagem ainda melhor. As estruturas são observadas com uma resolução de apenas cinco vezes a distância da Terra ao Sol, o que corresponde a uma resolução angular cerca de 35 milésimos de segundo de arco.

Este vídeo apresenta uma concepção artística tridimensional do disco em torno da jovem estrela HL Tauri como observado pelo instrumento ALMA. A partir do material do disco — essencialmente gás e poeira fina — começam a formar-se planetas que limpam o material à sua volta criando regiões escuras e estruturas em forma de anéis. Crédito: © ESO/M. Kornmesser

 Na luz visível HL Tauri encontra-se escondida por um envelope massivo de gás e poeira. O ALMA observa a comprimentos de onda muito maiores que a luz visível, o que permite estudar os processos que estão a ocorrer no núcleo da nuvem.

‣ Fonte: European Southern Observatory (ESO)