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ALMA Revela o Funcionamento de Um Sistema Planetário Próximo

Esta imagem mostra uma nova fotografia do anel de poeira em torno da estrela brilhante Fomalhaut, obtida com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). A imagem sobreposta a azul mostra uma fotografia anterior obtida pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. A nova imagem ALMA foi fundamental para a compreensão deste sistema planetário próximo e forneceu pistas importantes de como estes sistemas se formam e evoluem. O ALMA só observou uma parte do anel até agora.

Um novo observatório ainda em construção forneceu aos astrônomos importantes pistas na compreensão de um sistema planetário próximo, no sentido de sabermos como é que estes sistemas se formam e evoluem. Os astrônomos utilizaram o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e descobriram que os planetas que orbitam a estrela Fomalhaut são muito menores do que o inicialmente suposto. Este é o primeiro resultado científico publicado correspondente ao primeiro período de observações científicas do ALMA abertas aos astrônomos de todo o mundo.

A descoberta tornou-se possível graças às imagens ALMA extremamente nítidas de um disco, ou anel, de poeira que orbita Fomalhaut, situada a cerca de 25 anos-luz da Terra, e ajuda a resolver uma controvérsia que se gerou entre os primeiros observadores deste sistema. As imagens ALMA mostram que tanto as bordas interiores como as exteriores do disco de poeira fino estão muito bem delineadas. Este fato, combinado com simulações de computador, levou os cientistas a concluir que as partículas de poeira permanecem no interior do disco devido ao efeito gravitacional de dois planetas – um mais próximo da estrela do que o disco e outro mais distante [1].

Os seus cálculos também indicam o tamanho provável dos planetas – maiores que Marte mas não maiores que algumas vezes o tamanho da Terra. Estes valores são muito menores do que os astrônomos tinham inicialmente pensado. Em 2008, o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA revelou o planeta interior, que na altura se pensou ser maior que Saturno, o segundo maior planeta do Sistema Solar. No entanto, observações posteriores com telescópios infravermelhos não conseguiram detectar o planeta.

Esta não detecção levou alguns astrônomos a duvidarem da presença do planeta na imagem Hubble. Não ajudou também o fato da imagem visível do Hubble ter detectado muitos grãos de poeira pequenos empurrados para o exterior pela radiação estelar, e portanto tornando pouco nítida a estrutura do disco de poeira. As observações do ALMA, a comprimentos de onda maiores que o visível, traçam os grãos de poeira maiores – com cerca de 1 milímetro de diâmetro – que não são deslocados pela radiação estelar. Estes grãos revelam de modo claro as bordas nítidas do disco e a sua estrutura anelar, indicadores do efeito gravitacional dos dois planetas.

Este mapa mostra a localização da estrela brilhante Fomalhaut na constelação do Peixe Austral. O mapa mostra a maior parte das estrelas visíveis a olho nu sob boas condições atmosféricas. Fomalhaut é a estrela mais brilhante da constelação e uma das estrelas mais brilhantes que se conhecem onde orbitam planetas. Situa-se a cerca de 25 anos-luz da Terra e encontra-se rodeada por um enorme disco de poeira.

“Combinando as observações ALMA da estrutura anelar com modelos computacionais, podemos impor limites estritos à massa e à órbita de qualquer planeta que se encontre próximo do anel”, disse Aaron Boley (Sagan Fellow, Universidade da Flórida, EUA), que liderou este estudo. “As massas destes planetas devem ser pequenas; de contrário os planetas destruiriam o anel”, acrescentou. O tamanho pequeno dos planetas explica por que é que não foram detectados anteriormente pelas observações infravermelhas, disse o cientista.

O estudo ALMA mostra que a largura do anel é mais ou menos 16 vezes a distância entre o Sol e a Terra, e a sua espessura é apenas um sétimo da largura. “O anel é ainda mais estreito e fino do que o que se pensava anteriormente”, disse Matthew Payne, também da Universidade da Flórida.

O anel encontra-se a uma distância da estrela de cerca de 140 vezes a distância Terra-Sol. No nosso Sistema Solar, Plutão encontra-se cerca de 40 vezes mais afastado do Sol do que a Terra. “Devido ao pequeno tamanho dos planetas próximos do anel e à sua grande distância à estrela hospedeira, estes estão entre os planetas mais frios já encontrados orbitando uma estrela de tipo normal”, acrescentou Aaron Boley.

Os cientistas observaram o sistema Fomalhaut em Setembro e Outubro de 2011, quando apenas um quarto das 66 antenas do ALMA estavam disponíveis. Quando a construção estiver completa no próximo ano, o sistema total será muito mais poderoso. No entanto, ainda na sua fase científica inicial, o ALMA teve já capacidade suficiente para revelar uma estrutura que eludiu anteriores observadores em ondas milimétricas.

Esta vista de grande campo mostra o céu em torno da estrela brilhante Fomalhaut na constelação do Peixe Austral. A imagem foi criada a partir de fotografias do Digitized Sky Survey 2. Fomalhaut situa-se a cerca de 25 anos-luz da Terra e encontra-se rodeada por um enorme disco de poeira.

“O ALMA pode estar ainda em construção, mas é já o telescópio mais poderoso do seu tipo. Este é apenas o início de uma nova e excitante era no estudo de discos e formação de planetas em torno de outras estrelas”, conclui Bill Dent (ALMA, Chile), astrônomo do ESO e membro da equipe.

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma infraestrutura astronômica internacional, é uma parceria entre a Europa, a América do Norte e o Leste Asiático, em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado na Europa pelo Observatório Euroepu do Sul (ESO), na América do Norte pela Fundação Nacional para a Ciência dos Estados Unidos (NSF) em cooperação com o Conselho Nacional de Investigação do Canadá (NRC) e no Leste Asiático pelos Institutos Nacionais de Ciências da Natureza (NINS) do Japão em cooperação com a Academia Sínica (AS) da Ilha Formosa. A construção e operação do ALMA é coordenada pelo ESO, em prol da Europa, pelo Observatório Nacional de Rádio Astronomia (NRAO), que é gerido, pela Associação de Universidades (AUI), em prol da América do Norte e pelo Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ), em prol do Leste Asiático. O Joint ALMA Observatory (JAO) fornece uma liderança e direção unificadas na construção, comissionamento e operação do ALMA. 

As partículas do anel de poeira são mantidas no seu interior por interações gravitacionais com os planetas. O planeta interior, que se move mais rapidamente, transfere energia às partículas de poeira, fazendo-as mover-se para fora, no sentido da borda interna do disco. O planeta exterior, que se move mais lentamente, retira energia das partículas, fazendo com que elas se desloquem mais para o interior.

Notas

[1] O efeito de planetas ou luas em manter as bordas de um anel de poeira bem nítidos foi visto pela primeira vez quando a sonda espacial Voyager voou sobre Saturno e obteve imagens detalhadas do sistema de anéis deste planeta. Em outro exemplo do nosso Sistema Solar, um dos anéis do planeta Urano está claramente confinado pelas luas Cordélia e Ofélia, exatamente do mesmo modo que os observadores ALMA propõem para o anel em torno de Fomalhaut. As luas que confinam os anéis destes planetas são chamadas “luas pastoras”.

Eso1216

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Fonte:

http://www.eso.org/public/brazil/news/eso1216/

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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