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Esculpindo um sistema solar

O instrumento Spectro-Polarimetric-High-contrast Exoplanet REsearch, conhecido como SPHERE, do telescópio Very Large Telescope, conhecido como VLT, revelou um disco protoplanetário sendo esculpido por planetas recém-nascidos.
Novas observações têm revelado características marcantes num disco de formação de planetas em torno de uma jovem estrela. O instrumento SPHERE, montado no Very Large Telescope, tem tornado possível a observação de complexas atividades de jovens sistemas solares – incluindo o desenvolvimento em tempo real deste sistema solar viso na imagem acima. Os resultados recentemente publicados a partir de três equipes de astrônomos demonstram a impressionante capacidade do instrumento SPHERE em capturar a maneira com que planetas esculpem o disco que os formam – expondo a complexidade do ambiente cujos novos planetas são formados.


Três equipes de astrônomos têm feito uso do instrumento SPHERE, um avançado instrumento caçador de exoplanetas montado no Very Large Telescope no Observatório Sudeste Europeu Cerro Paranal, com o propósito de lançar uma luz sobre a enigmática evolução de sistemas planetários recém-nascidos. O grande pico em números de exoplanetas conhecidos nos últimos anos tem feito o estudo deles um dos campos mais dinâmicos na astronomia moderna.

Hoje sabemos que planetas se formam a partir de vastos discos de gás e poeira orbitando uma recém-nascida estrela, e chamamos de disco protoplanetário. Este disco pode cobrir uma área de milhares de milhões de quilômetros. À medida que as partículas de poeira do disco protoplanetário colidem umas contra as outras, pequenos corpos, menores do que planetoides, são construídos ao longo do tempo. No entanto, os pequenos detalhes da evolução desses discos de formação planetária ainda permanecem um mistério.

SPHERE é uma recente adição para a variedade de instrumentos do VLT. Com a combinação de novas tecnologias, fornece um método poderoso para capturar diretamente os pequenos detalhes de discos protoplanetários. A interação entre discos protoplanetários e crescimento de planetas pode modificar os discos em várias formas: largos anéis com braços espirais e espaços vazios entre eles. Estes são de interesse especial porque são uma conexão inequívoca entre as formas de tais discos e os planetas esculpidores que ainda esperam para serem achados; um mistério que astrônomos estão comprometidos em resolver. Felizmente, as capacidades especializadas do instrumento SPHERE tornam possíveis, para a equipe de pesquisa, a observação direta dessas características intrigantes de discos protoplanetários.

Por exemplo, RX J1615 é uma jovem estrela que está a 600 anos-luz da Terra, localizada na constelação Scorpius. Uma equipe liderada por Jos de Boer, do Observatório Leiden em Netherlands, achou um complexo sistema de anéis concêntricos que circundam esta jovem estrela com uma forma semelhante aos anéis de Saturno. Tal formato de anéis num disco protoplanetário só foi visto algumas poucas vezes até então, e o que impressiona ainda mais é que tal sistema apresenta ter apenas 1.8 milhões de anos de idade. O disco mostra evidências de estar sendo moldado por planetas que ainda estão no processo de formação.

A idade do recém-detectado disco protoplanetário RX J1615 faz dele um sistema excepcional, uma vez que a maioria dos discos protoplanetários detectados até agora são relativamente velhos ou evoluídos. O resultado inesperado de Jos de Boer foi rapidamente confirmado pela equipe liderada por Christian Ginski, também do Observatório Leiden. Eles observaram a jovem estrela HD 97048 a 500 anos-luz da Terra, localizada na constelação Chamaeleon. Através de uma análise muito cuidadosa, eles descobriram que o circundante disco juvenil dessa estrela também possui um formato concêntrico. A simetria desses dois sistemas é um resultado surpreendente, uma vez que a maioria dos sistemas protoplanetários contém uma enorme quantidade de braços espirais assimétricos, com vórtices e regiões vazias. Estas descobertas aumentam significativamente o número de sistemas conhecidos com múltiplos anéis altamente simétricos.

Um exemplo espetacular de um disco assimétrico mais comum foi capturado por uma equipe de astrônomos liderada por Tomas Stolker do Instituto de Astronomia Anton Pannekoek, em Netherlands. O disco em torno da estrela HD 135344B, a 450 anos-luz de distância. Apesar de essa estrela ter sido bem estudada no passado, SPHERE permitiu a equipe ver o disco protoplanetário da estrela em detalhes sem precedentes. Acredita-se que a larga cavidade central e dois proeminentes braços espirais foram criados por um ou múltiplos protoplanetas massivos, destinados a se tornarem planetas como Júpiter.

Além disso, quatro estrias negras, aparentemente sombras lançadas pelo movimento de material dentro do disco da estrela HD 135344B, foram observados. Notavelmente, uma das estrias mudou significativamente dentro de meses de período de observação; um raro exemplo na observação de evolução protoplanetária ocorre em tempo real, revelando alterações que ocorrem nas regiões do disco interno que não podem ser diretamente detectadas pelo SPHERE. Além de fornecer belas imagens, essas sombras cintilantes fornecem uma maneira única de investigar a dinâmica da maioria das regiões dos discos internos. 

SPHERE capturou a sua primeira imagem em Junho de 2014. O instrumento usa avançadas ópticas adaptativas para remover a distorção atmosférica, um coronómetro para bloquear a maior parte da luz que vem da estrela central e uma combinação de diferentes imagens e polarimetria para isolar a luz das características do disco protoplanetário.

A pesquisa de Jos de Boer, Tomas Stolker e Christian Ginski e de seus colegas do consórcio SPHERE está publicada no jornal Astronomy and Astrophysics. Os papers deles estão intitulados: “Direct detection of scattered light gaps in the transitional disk around HD 97048 with VLT/SPHERE”; “Shadows cast on the transition disk of HD 135344B: Multi-wavelength VLT/SPHERE polarimetric differential imaging”, e “Multiple rings in the transition disk and companion candidates around RX J1615.3-3255: High contrast imaging with VLT/SPHERE”. Todos os três papers foram criados no programa SPHERE GTO (Geostationary Transfer Orbit), liderado por Carsten Dominik, da Universidade de Amsterdam.



[Traduzido e adaptado por: @jonathantorres19]


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