Astrónomos detetam, claramente e pela primeira vez, um disco a formar satélites em torno de exoplaneta

Com o auxílio do ALMA, do qual o ESO é um parceiro, os astrónomos detetaram pela primeira vez de forma clara a presença de um disco em torno de um planeta fora do nosso Sistema Solar. Estas observações dão-nos novas pistas sobre como é que luas e planetas se formam em sistemas estelares jovens.

“O nosso trabalho mostra uma deteção clara de um disco onde satélites se podem estar a formar”, disse Myriam Benisty, investigadora na Universidade de Grenoble, em França, e na Universidade do Chile, que liderou este novo trabalho publicado no The Astrophysical Journal Letters.

“Estas observações foram obtidas pelo ALMA e possuem uma tal resolução que pudemos identificar claramente que o disco está associado ao planeta e conseguimos também, pela primeira vez, obter limites para o seu tamanho”, acrescenta.

O disco em questão, chamado disco circumplanetário, rodeia o exoplaneta PDS 70c, um dos dois planetas gigantes do tipo de Júpiter que orbitam uma estrela situada a quase 400 anos-luz de distância da Terra.

Os astrónomos já tinham descoberto anteriormente indícios da existência de um disco de formação de luas em torno deste exoplaneta, mas, uma vez que não conseguiam separar o disco do meio circundante, não tinha sido possível até agora confirmar a sua presença.

Adicionalmente, com o auxílio do ALMA, Benisty e a sua equipa descobriram que o diâmetro do disco tem um tamanho aproximado correspondente à distância Terra-Sol e massa suficiente para formar até três satélites do tamanho da nossa Lua.

Estes resultados não são apenas cruciais para descobrir como é que as luas se formam. “Estas novas observações são também extremamente importantes para comprovar teorias de formação planetária que, até agora, não podíamos testar”, explica Jaehan Bae, investigador no Instituto Carnegie para Ciência, EUA, e um dos autores deste estudo.

Os planetas formam-se em discos de poeira em torno de estrelas jovens, esculpindo cavidades à medida que “engolem” material do disco circumstelar para crescer. Durante este processo, um planeta pode adquirir o seu próprio disco circumplanetário, que contribui para o crescimento do planeta ao regular a quantidade de matéria que é atraída para si.

Ao mesmo tempo, o gás e a poeira do disco circumplanetário podem juntar-se em corpos progressivamente maiores por meio de colisões múltiplas, levando por fim ao nascimento de luas em órbita destes planetas.

No entanto, os astrónomos ainda não compreendem muito bem estes processos. “Em suma, não é ainda claro quando, onde e como é que os planetas e as suas luas se formam”, diz Stefano Facchini, bolseiro do ESO, que está também envolvido neste trabalho de investigação.

“Até agora foram descobertos mais de 4000 exoplanetas, mas todos eles fazem parte de sistemas já maduros. PDS 70b e PDS 70c, que formam um sistema reminiscente do par Júpiter-Saturno, são os dois únicos exoplanetas detetados até agora que ainda estão no processo de formação“, explica Miriam Keppler, investigadora no Instituto Max Planck para Astronomia, Alemanha, e uma das coautoras deste estudo.

“Este sistema oferece-nos, por isso, uma oportunidade única para observar e estudar os processos de formação de planetas e satélites,” acrescenta Facchini.

PDS 70b e PDS 70c, os dois planetas que compõem o sistema, foram descobertos inicialmente com o auxílio do VLT (Very Large Telescope) do ESO em 2018 e 2019, respetivamente, e a sua natureza única significa que foram já observados posteriormente e diversas vezes por outros telescópios e instrumentos.

Estas observações de alta resolução do ALMA permitiram agora aos astrónomos descobrir mais sobre este sistema. Para além de terem confirmado a presença de um disco circumplanetário em torno de PDS 70c e estimarem o seu tamanho e massa, os investigadores descobriram também que PDS 70b não apresenta evidências claras de um tal disco, o que indica que o seu local de nascimento deve ter ficado desprovido de poeira devido ao seu companheiro, PDS 70c.

Com o ELT (Extremely Large Telescope) do ESO, que está a ser construído no Cerro Armazones no deserto chileno do Atacama, conseguiremos compreender ainda melhor este sistema planetário.

“O ELT será crucial para este trabalho de investigação, uma vez que, com a sua resolução ainda maior, seremos capazes de mapear o sistema com grande detalhe”, diz o coautor Richard Teague, investigador no Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian, nos Estados Unidos.

Em particular, usando o instrumento METIS (Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph) que será montado no ELT, a equipa conseguirá ver os movimentos do gás que rodeia PDS 70c, obtendo deste modo uma visão tridimensional do sistema.