Hubble descobre um planeta a formar-se de uma maneira não convencional

O Telescópio Espacial Hubble da NASA fotografou diretamente evidências da formação de um protoplaneta do tipo Júpiter através do que os investigadores descrevem como um “processo intenso e violento”. Esta descoberta apoia uma teoria há muito debatida de como planetas como Júpiter se formam, chamada “instabilidade do disco”.

O novo mundo em construção está embebido num disco protoplanetário de gás e poeira com uma estrutura espiral distinta que gira em torno de uma jovem estrela que se estima ter cerca de 2 milhões de anos. Trata-se da idade do nosso Sistema Solar quando a formação dos planetas estava em curso (a idade do Sistema Solar é atualmente de 4,6 mil milhões de anos).

“A natureza é inteligente: pode produzir planetas e várias formas diferentes,” disse Thayne Currie do Telescópio Subaru e da Eureka Scientific, investigador líder no estudo.

Todos os planetas são feitos de material com origem num disco circunstelar. A teoria dominante para a formação de um planeta joviano é chamada de “acreção do núcleo”, uma abordagem de baixo para cima onde os planetas incorporados no disco crescem a partir de pequenos objetos – com tamanhos que vão desde grãos de poeira a rochas – colidindo e aglutinando-se à medida que orbitam uma estrela. Em contraste, a abordagem de instabilidade do disco é um modelo de cima para baixo onde, à medida que um disco massivo em torno de uma estrela arrefece, a gravidade faz com que o disco se desfaça rapidamente num ou mais fragmentos de massa planetária.

O planeta recentemente formado, chamado AB Aurigae b, é provavelmente cerca de nove vezes mais massivo do que Júpiter e orbita a sua estrela hospedeira a uma distância incrível de quase 14 mil milhões de quilómetros – mais de duas vezes a distância que separa Plutão do Sol. A essa distância, levaria muito tempo, se é que alguma vez, para que um planeta do tamanho de Júpiter se formasse por acreção do núcleo. Isto leva os investigadores a concluir que a instabilidade do disco permitiu que este planeta se formasse a uma distância tão grande. E está num contraste impressionante com as expetativas de formação planetária pelo modelo amplamente aceite de acreção do núcleo.

A nova análise combina dados de dois instrumentos do Hubble: o STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) e o NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrograph). Estes dados foram comparados com os de um instrumento de última geração chamado SCExAO (Subaru Coronagraphic Extreme-AO) acoplado ao Telescópio Subaru de 8,2 metros do Japão, localizado no cume do Mauna Kea, Hawaii. A riqueza dos dados dos telescópios espaciais e terrestres revelou-se crítica, porque é muito difícil distinguir entre planetas infantis e características complexas de disco não relacionadas com os planetas.

“A interpretação deste sistema é extremamente desafiante,” disse Currie. “Esta é uma das razões porque precisávamos do Hubble para este projeto – uma imagem limpa para melhor separar a lua do disco e de qualquer planeta.”

A própria natureza também deu uma ajuda: o vasto disco de poeira e gás que gira em torno da estrela AB Aurigae está inclinado para quase de face, da perspetiva da Terra.

Currie salientou que a longevidade do Hubble desempenhou um papel particular ao ajudar os investigadores a medir a órbita do protoplaneta. Ele estava originalmente muito cético quando ao facto de AB Aurigae b ser um planeta. Os dados de arquivo do Hubble, combinados com as imagens pelo Subaru, provaram ser um ponto de viragem na mudança de opinião.

“Não conseguimos detetar este movimento na ordem de um ou dois anos,” disse Currie. “O Hubble forneceu uma base temporal, combinada com os dados do Subaru, de 13 anos, que foi suficiente para poder detetar o movimento orbital.”

“Este resultado alavanca as observações terrestres e espaciais e podemos voltar atrás no tempo com as observações do arquivo Hubble,” acrescentou Olivier Guyon da Universidade do Arizona, em Tucson, e do Telescópio Subaru no Hawaii. “AB Aurigae b foi agora analisado em vários comprimentos de onda e surgiu uma imagem consistente – uma imagem muito sólida.”

Os resultados da equipa foram publicados na edição de 4 de abril da revista Nature Astronomy.

“Esta nova descoberta é uma forte evidência de que alguns planetas gigantes podem formar-se pelo mecanismo de instabilidade do disco,” sublinhou Alan Boss do Instituto Carnegie para Ciência em Washington, D.C. “No final, a gravidade é tudo o que conta, uma vez que os remanescentes do processo de formação estelar acabarão por ser puxados juntos pela gravidade para formar planetas, de uma forma ou de outra.”

Compreender os primeiros dias da formação de planetas semelhantes a Júpiter proporciona aos astrónomos mais contexto na história do nosso próprio Sistema Solar. Esta descoberta abre caminhos para futuros estudos da composição química de discos protoplanetários como AB Aurigae, incluindo com o Telescópio Espacial James Webb da NASA.

// NASA (comunicado de imprensa)
// Hubblesite (comunicado de imprensa)
// Telescópio Subaru (comunicado de imprensa)
// Universidade do Arizona (comunicado de imprensa)
// NAOJ (comunicado de imprensa)
// Universidade Tóquio (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature Astronomy)
// Artigo científico (arXiv.org)

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Telescópio Espacial Hubble:
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Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais

Telescópio Subaru:
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