Surpreendente descoberta química ajuda a detetar planetas a nascer

Recorrendo ao ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para estudar o disco protoplanetário em torno de uma estrela jovem, cientistas descobriram a evidência química mais convincente até à data da formação de protoplanetas.

A descoberta irá fornecer aos astrónomos um método alternativo para detetar e caracterizar protoplanetas quando não for possível fazer observações diretas ou obter imagens.

Os resultados, pré-publicados no arXiv, foram aceites para publicação na revista The Astrophysical Journal Letters.

HD 169142 é uma estrela jovem localizada na direção da constelação de Sagitário, que é de grande interesse para os astrónomos devido à presença do seu grande disco circunstelar, rico em poeira e gás, que é visto quase de face.

Na última década, foram identificados vários candidatos a protoplanetas e, no início deste ano, cientistas da Universidade de Liège e da Universidade Monash confirmaram que um desses candidatos – HD 169142 b – é, de facto, um protoplaneta gigante semelhante a Júpiter.

As descobertas reveladas numa nova análise de dados de arquivo do ALMA podem agora tornar mais fácil a deteção, confirmação e, finalmente, a caracterização de protoplanetas que se formam em torno de estrelas jovens.

“Quando observámos HD 169142 e o seu disco em comprimentos de onda submilimétricos, identificámos várias assinaturas químicas convincentes deste gigante protoplaneta gasoso recentemente confirmado,” disse Charles Law, astrónomo do Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian, autor principal do novo estudo.

“Temos agora a confirmação de que podemos usar as assinaturas químicas para descobrir que tipo de planetas se podem estar a formar nos discos em torno de estrelas jovens.”

A equipa focou-se no sistema HD 169142 porque pensavam que a presença do protoplaneta gigante HD 169142 b estaria provavelmente acompanhada por assinaturas químicas detetáveis, e com razão.

A equipa de Law detetou monóxido de carbono (tanto ¹²CO como o seu isotopólogo ¹³CO) e monóxido de enxofre (SO), que já tinham sido detetados anteriormente e que se pensava estarem associados a protoplanetas noutros discos.

Mas, pela primeira vez, a equipa também detetou monossulfureto de silício (SiS).

Isto foi uma surpresa porque, para que a emissão de SiS seja detetável pelo ALMA, os silicatos têm de ser libertados de grãos de poeira próximos em ondas de choque massivas causadas por gás a viajar a altas velocidades, um comportamento tipicamente resultante de fluxos que são conduzidos por protoplanetas gigantes.

“O monossulfureto de silício era uma molécula que nunca tínhamos visto antes num disco protoplanetário, muito menos na vizinhança de um protoplaneta gigante”, disse Law.

“A deteção da emissão de SiS chamou-nos a atenção porque significa que este protoplaneta deve estar a produzir poderosas ondas de choque no gás circundante.”

Com esta nova abordagem química para a deteção de protoplanetas jovens, os cientistas podem estar a abrir uma nova janela para o Universo e a aprofundar a sua compreensão dos exoplanetas.

Os protoplanetas, especialmente aqueles que ainda estão embebidos nos seus discos circunstelares natais, como é o caso do sistema HD 169142, fornecem uma ligação direta à população de exoplanetas conhecidos.

“Há uma enorme diversidade de exoplanetas e, ao usar assinaturas químicas observadas com o ALMA, isto dá-nos uma nova forma de compreender como diferentes protoplanetas se desenvolvem ao longo do tempo e, em última análise, de relacionar as suas propriedades com as dos sistemas exoplanetários“, disse Law.

“Para além de fornecer uma nova ferramenta para a caça de planetas com o ALMA, esta descoberta abre um leque de química excitante que nunca vimos antes. À medida que continuamos a investigar mais discos em torno de estrelas jovens, iremos inevitavelmente encontrar outras moléculas interessantes, mas não previstas, tal como SiS”, acrescentou.

“Descobertas como esta implicam que estamos apenas a arranhar a superfície da verdadeira diversidade química associada aos ambientes protoplanetários”, concluiu o astrónomo.