13/04/2023 - 10:13
Uma equipe internacional de investigadores da Universidade de Liège (Bélgica) e da Universidade Monash (Austrália) acaba de publicar os resultados da análise de dados do instrumento SPHERE do Observatório Europeu do Sul (ESO), que confirma um novo protoplaneta. Este resultado foi possível graças a ferramentas avançadas de processamento de imagem desenvolvidas pelo PSILab da Universidade de Liège. O estudo foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters.
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Os planetas se formam a partir de aglomerados de material em discos ao redor de estrelas recém-nascidas. Quando o planeta ainda está se formando, ou seja, quando ainda está reunindo material, ele é chamado de protoplaneta. Até o momento, apenas dois protoplanetas haviam sido identificados inequivocamente como tal, PDS 70 b e c, ambos orbitando a estrela PDS 70. Esse número agora aumentou para três, com a descoberta e confirmação de um protoplaneta no disco de gás e poeira em torno de HD 169142, uma estrela a 374 anos-luz do nosso Sistema Solar.
“Usamos observações do instrumento SPHERE do Very Large Telescope (VLT) do European Southern Observatory (ESO) obtido na estrela HD 169142, que foi observada várias vezes entre 2015 e 2019”, explicou Iain Hammond, pesquisador da Universidade Monash que estudou na Universidade de Liège como parte de sua tese de doutorado.
Uma série de imagens do sistema HD 169142 mostrando o planeta em formação HD 169142 b movendo-se em sua órbita ao longo do tempo. Um braço espiral brilhante é visível na esteira do planeta, resultante da interação dinâmica entre o planeta e o disco no qual ele se encontra. O sinal da estrela, que é 100 mil vezes mais brilhante que o planeta, foi subtraído por uma combinação de componentes ópticos e processamento de imagem (máscara no centro da imagem). Imagens obtidas com o instrumento VLT/SPHERE do ESO. Crédito: ESO/VLT
Assinatura térmica
“Como esperamos que os planetas sejam quentes quando se formam, o telescópio tirou imagens infravermelhas de HD 169142 para procurar a assinatura térmica de sua formação. Com esses dados, pudemos confirmar a presença de um planeta, HD 169142 b, cerca de 37 UA (37 unidades astronômicas, ou 37 vezes a distância da Terra ao Sol) de sua estrela – um pouco mais longe do que a órbita de Netuno.”
Em 2019, uma equipe de pesquisadores liderada por R. Gratton já havia levantado a hipótese de que uma fonte compacta vista em suas imagens poderia rastrear um protoplaneta. O novo trabalho confirma essa hipótese por meio de uma reanálise dos dados usados em seu estudo, bem como da inclusão de novas observações de melhor qualidade.
As diferentes imagens, obtidas com o instrumento SPHERE do VLT entre 2015 e 2019, revelam uma fonte compacta que se move ao longo do tempo como esperado para um planeta orbitando a 37 unidades astronômicas de sua estrela. Todos os conjuntos de dados obtidos com o instrumento SPHERE foram analisados com ferramentas de processamento de imagem de última geração desenvolvidas pela equipe PSILab da Universidade de Liège.
“O último conjunto de dados considerado em nosso estudo, obtido em 2019, é crucial para a confirmação do movimento do planeta”, explicou Valentin Christiaens, pesquisador do PSILab da Universidade de Liège. “Esse conjunto de dados não havia sido publicado até agora.”
Cercado de poeira
As novas imagens também confirmam que o planeta deve ter esculpido uma lacuna anular no disco – conforme previsto pelos modelos. Essa lacuna é claramente visível em observações de luz polarizada do disco. “No infravermelho, também podemos ver um braço espiral no disco, causado pelo planeta e visível em seu rastro, sugerindo que outros discos protoplanetários contendo espirais também podem abrigar planetas ainda não descobertos”, disse Hammond.
As imagens de luz polarizada, bem como o espectro infravermelho medido pela equipe de pesquisa, indicam ainda que o planeta está enterrado em uma quantidade significativa de poeira que se acumulou do disco protoplanetário. Essa poeira pode estar na forma de um disco circumplanetário, um pequeno disco que se forma ao redor do próprio planeta, que por sua vez pode formar luas. Essa importante descoberta demonstra que a detecção de planetas por imagens diretas é possível mesmo em um estágio muito inicial de sua formação.
“Houve muitos falsos positivos entre as detecções de planetas em formação nos últimos dez anos”, afirmou Valentin Christiaens. “Além dos protoplanetas do sistema PDS 70, o status dos outros candidatos ainda é muito debatido na comunidade científica. O protoplaneta HD 169142 b parece ter propriedades diferentes dos protoplanetas do sistema PDS 70, o que é muito interessante. Parece que o capturamos em um estágio mais jovem de sua formação e evolução, pois ele ainda está completamente enterrado ou cercado por muita poeira.”
Observações futuras
Dado o número muito pequeno de planetas em formação confirmados até o momento, a descoberta dessa fonte e seu acompanhamento devem nos dar uma melhor compreensão de como os planetas, e em particular os planetas gigantes como Júpiter, são formados.
A caracterização adicional do protoplaneta e a confirmação independente podem ser obtidas através de observações futuras com o Telescópio Espacial James Webb (JWST). A alta sensibilidade do JWST à luz infravermelha deve, de fato, permitir que os pesquisadores detectem a emissão térmica da poeira quente ao redor do planeta.
