Em 2017, astrônomos relataram a descoberta de uma sombra varrendo a face de um imenso disco de formato achatado, cheio de gás e poeira, que circunda a estrela anã vermelha TW Hydrae. A sombra não provém de um planeta, mas de um disco interno ligeiramente inclinado em relação ao muito maior disco externo — fazendo com que ele projete uma sombra. Uma explicação é que a gravidade de um planeta invisível está atraindo poeira e gás para sua órbita inclinada. Agora, uma segunda sombra — brincando de esconde-esconde — surgiu em apenas alguns anos entre as observações armazenadas no arquivo MAST do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. Isso pode ser de mais um disco aninhado no sistema. Os dois discos são provavelmente evidências de um par de planetas em construção.
A TW Hydrae tem menos de 10 milhões de anos e reside a cerca de 200 anos-luz de distância. Em sua infância, há cerca de 4,6 bilhões de anos, nosso Sistema Solar pode ter se assemelhado ao sistema TW Hydrae. Como o sistema TW Hydrae está quase de frente para a Terra, ele é um alvo ideal para ter uma visão aérea de um canteiro de obras planetário.
A segunda sombra foi descoberta em observações obtidas em 6 de junho de 2021, como parte de um programa de vários anos projetado para rastrear as sombras em discos circunstelares. John Debes, da AURA/STScI para a Agência Espacial Europeia no Space Telescope Science Institute em Baltimore, Maryland, comparou estas últimas observações do disco TW Hydrae com as observações do Hubble feitas há vários anos.
“Descobrimos que a sombra havia feito algo completamente diferente,” disse Debes, que é o investigador principal e autor principal do estudo publicado no The Astrophysical Journal. “Quando olhei para os dados pela primeira vez, pensei que algo havia dado errado com a observação porque não era o que eu estava esperando. Fiquei perplexo no início, e todos os meus colaboradores estavam como: o que está acontecendo? Realmente tivemos que coçar a cabeça e demorou um pouco para realmente descobrirmos uma explicação.”
“Criamos uma teoria do que poderia estar causando as sombras em mudança,” acrescentou Rebecca Nealon, membro da equipe de ciências da Universidade de Warwick no Reino Unido. “Mas para testar isso, tivemos que executar modelos sofisticados em que variávamos o número de discos e suas orientações para tentar reproduzir as observações do Hubble.”
A melhor solução que a equipe encontrou é que existem dois discos desalinhados projetando sombras. Eles estavam tão próximos um do outro na observação anterior que foram perdidos. Com o tempo, eles agora se separaram e se dividiram em duas sombras. “Nunca realmente vimos isso antes em um disco protoplanetário. Isso torna o sistema muito mais complexo do que pensávamos originalmente,” disse Debes.
A explicação mais simples é que os discos desalinhados provavelmente são causados pela atração gravitacional de dois planetas em planos orbitais ligeiramente diferentes. O Hubble está juntando uma visão holística da arquitetura do sistema.
Os discos podem ser substitutos para planetas que estão se sobrepondo enquanto giram em torno da estrela. É algo como girar dois discos de vinil a velocidades ligeiramente diferentes. Às vezes, os rótulos se alinharão, mas um se adiantará ao outro.
“Isso sugere que os dois planetas têm que estar bastante próximos um do outro. Se um estivesse se movendo muito mais rápido que o outro, isso teria sido notado em observações anteriores. É como dois carros de corrida que estão próximos um do outro, mas um lentamente ultrapassa e dá a volta no outro,” explicou Debes.
Os planetas suspeitos estão localizados em uma região aproximadamente à distância de Júpiter do nosso Sol. E as sombras completam uma rotação ao redor da estrela a cada 15 anos — o período orbital que seria esperado nessa distância da estrela.
Além disso, esses dois discos internos estão inclinados de cerca de cinco a sete graus em relação ao plano do disco externo. Isso é comparável à gama de inclinações orbitais dentro do nosso Sistema Solar. “Isso está totalmente alinhado com a típica arquitetura ao estilo do Sistema Solar,” disse Debes.
O disco externo em que as sombras estão caindo pode se estender tanto quanto várias vezes o raio do cinturão de Kuiper do nosso Sistema Solar. Este disco maior tem uma curiosa lacuna a duas vezes a distância média de Plutão do Sol. Isso pode ser evidência de um terceiro planeta no sistema.
Qualquer planeta interno seria difícil de detectar porque sua luz se perderia no brilho da estrela. Além disso, a poeira no sistema atenuaria sua luz refletida. O observatório espacial Gaia da ESA pode ser capaz de medir um balanço na estrela se planetas do tamanho de Júpiter estiverem puxando-a, mas isso levaria anos, dado os longos períodos orbitais.
Os dados da TW Hydrae são do Espectrógrafo de Imagens do Telescópio Espacial Hubble. A visão infravermelha do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA também pode ser capaz de mostrar as sombras com mais detalhes.
Essas descobertas nos ajudam a entender melhor o processo de formação dos planetas e a arquitetura dos sistemas planetários, proporcionando uma visão privilegiada de uma “fábrica” de planetas. A observação contínua desses sistemas e o uso de tecnologias de observação mais avançadas no futuro nos permitirão compreender ainda melhor os mistérios que ainda restam sobre a formação de planetas e a evolução dos sistemas planetários.
Fonte:
