Usando uma nova técnica, pesquisadores puderam observar o fenômeno com o rodado telescópio espacial
Exoplaneta em formação PDS70b pode estar atraindo matéria do seu entorno (Arte: NASA, ESA, STScI, Joseph Olmsted – STScI)
O telescópio espacial Hubble está permitindo que astrônomos observem um planeta do tamanho de Júpiter se formando a partir de matéria no entorno de uma jovem estrela.
“Não sabemos muito sobre como planetas gigantes crescem”, disse Brendan Bowler, da Universidade do Texas em Austin, nos Estados Unidos. “Esse sistema planetário nos dá a primeira oportunidade de testemunhar matéria sendo atraído por um planeta. Nossos resultados abrem uma nova área para essa pesquisa.”
Embora mais de 4 mil exoplanetas tenham sido catalogados até agora, apenas 15 tiveram imagens captadas diretamente por telescópios. E tão distantes e pequenos que são apenas pontos nas melhores fotos. A técnica nova usando o Hubble para criar imagem desse planeta pavimenta um novo caminho para futuras pesquisas sobre exoplanetas, em especial durante seus anos de formação.
Esse enorme exoplaneta, chamado de PDS 70b, orbita a estrela-anã laranja PDS 70, que tem ao menos outros dois planetas em formação dentro de um disco gigante de poeira e gás que está em volta estrela. O sistema fica a 370 anos-luz da Terra, na constelação de Centauro.
“Esse sistema empolga tanto porque podemos testemunhar a formação de um planeta”, disse Yifan Zhou, também da Universidade do Texas em Austin. “É o mais jovem planeta autêntico de que o Hubble faz imagens diretamente.” Em seus verdes 5 milhões de anos, o planeta ainda está aglutinando matéria e acumulando massa.
A sensitividade do Hubble à luz ultravioleta (UV) permite uma observação singular da radiação do gás extremamente quente sendo atraído para o planeta. “As observações do Hubble nos permitiram estimar o quão rapidamente ele está ganhando massa”, acrescentou Zhou.
As observações com ultravioleta possibilitaram à equipe medir a taxa de aumento de massa do planeta pela primeira vez de forma direta. Ele já ganhou o quíntuplo da massa de Júpiter ao longo de um período de cerca de 5 milhões de anos. A taxa de acreção (a aglutinação de matéria) atual medida pelos cientistas diminuiu a um ponto em que, se permanecer estável por mais 1 milhão de anos, o planeta só teria sua massa aumentada em aproximadamente um centésimo da massa de Júpiter.
Primeira imagem clara do exoplaneta, o ponto brilhante à direita do centro, onde fica a estrela, escurecida pelo telescópio para bloquear sua intensa luz (imagem: ESO, VLT, André B. Müller – ESO)
Zhou e Bowler enfatizam que essas observações são apenas uma fotografia do momento – mais dados são necessários para determinar se a taxa de ganho de massa está aumentando ou diminuindo. “Nossas medições sugerem que o planeta está no fim de seu processo de formação.”
O jovem sistema PDS 70 está preenchido por um disco primordial de gás e poeira que fornece combustível para alimentar o crescimento dos planetas em todo o sistema. O planeta PDS 70b está cercado pelo seu próprio disco de gás e poeira que puxa matéria do disco circunstelar, que é bem maior. A hipótese dos pesquisadores é que linhas de campo magnético se estendem de seu disco circumplanetário até a atmosfera do exoplaneta, escoando matéria para sua superfície.
“Se essa matéria seguir em colunas do disco até o planeta, isso causaria focos de calor locais”, explicou Zhou. “Esses focos de calor poderiam ser pelo menos 10 vezes mais quentes do que a temperatura do planeta”. Essas partes quentes, constatou-se, brilham intensamente sob luz ultravioleta.
As observações permitem percepções sobre como planetas gigantes gasosos se formaram em torno do Sol há 4,6 bilhões de anos. Júpiter pode ter ganhado massa de um disco de materiais cadentes. Suas luas principais teriam se formado a partir das sobras desse disco.
Esquema destacando o planeta e a luz bloqueada da estrela (imagem: Joseph DePasquale – STScI)
Um desafio para a equipe foi evitar o brilho da estrela-mãe. O planeta a orbita a uma distância similar à de Urano em relação ao Sol, mas sua estrela é mais de 3 mil vezes mais brilhante do que ele sob comprimentos de onda UV. Conforme Zhou processava as imagens, ele removeu cuidadosamente o brilho da estrela para deixar apenas a luz emitida pelo planeta. Dessa forma, o pesquisador diminuiu em 80% o limite de distância necessário entre um planeta e uma estrela para as observações do Hubble.
“Depois de 31 anos do lançamento, ainda estamos descobrindo novos jeitos de usar o Hubble”, disse Bowler. “A estratégia de observação e a técnica de pós-processamento de Yifan vai abrir novas janelas para estudar reiteradamente com o Hubble sistemas similares, ou até o mesmo sistema. Com observações futuras, poderíamos potencialmente descobrir quando a maior parte do gás e da poeira são atraídos por seus planetas e se fazem isso a uma taxa constante.”
Os resultados da pesquisa foram publicados em abril na revista The Astronomical Journal.
