O Telescópio Espacial James Webb observa 72 estrelas e descobre que a formação de planetas é uma corrida contra o tempo

Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), os astrônomos estudaram 72 estrelas jovens semelhantes ao Sol. Como resultado, descobriram que a formação de planetas é uma verdadeira corrida contra o tempo.

Isso ocorre porque o material que serve como blocos de construção dos planetas está constantemente escapando dos rodopiantes pratos de gás e poeira, ou discos protoplanetários, que envolvem estrelas infantis. Alguns tipos de planetas podem ter a sua janela de formação fechada mais cedo do que outros.

A pesquisa da equipe representa a investigação mais aprofundada até agora sobre como a matéria escapa desses discos protoplanetários e como essa fuga dá origem a diferentes estágios de formação planetária em torno de estrelas semelhantes ao Sol. Em suma, o estudo ajuda a traçar uma imagem melhor de como e por que o nosso sistema solar tomou a forma que tinha em torno do Sol nascente há cerca de 4,6 mil milhões de anos.

“Gigantes gasosos como Júpiter devem montar suas atmosferas massivas enquanto o disco ainda é substancial o suficiente para abastecê-las, antes que os ventos e os jatos levem essa matéria-prima para o espaço”, disse o líder da equipe, Naman Bajaj, da Universidade do Arizona. disse em um comunicado.

Um vento ruim sopra em torno de estrelas infantis

A equipe conduziu sua pesquisa usando dados coletados pelo JWST’s Instrumento de infravermelho médio (MIRI). Os cientistas rastrearam a perda de matéria seguindo os movimentos do hidrogénio molecular, uma das moléculas mais comuns nos discos protoplanetários. Cada uma das estrelas envolvidas na investigação representou um estágio diferente no início da vida de um sistema estelar. Isso significa que juntar estas imagens permitiu aos investigadores criar um “filme” detalhando o início da vida de um sistema planetário.

Uma das descobertas mais importantes desta abordagem é que os mecanismos de perda de material dos discos protoplanetários parecem evoluir e mudar de domínio à medida que uma estrela infantil envelhece.

Isto é importante porque gigantes gasosos como Júpiter e Saturno têm vastas atmosferas. Portanto, eles exigem mais matéria-prima para se formarem do que mundos rochosos menores como a Terra. Compreender a perda de matéria permite aos cientistas determinar em que estágios da evolução do disco protoplanetário gigantes gasosos pode se formar.

“O que é entusiasmante neste estudo é que agora podemos ver, através de uma grande amostra de sistemas jovens, como os mecanismos que removem o gás dos discos de formação planetária mudam com o tempo”, disse no comunicado Uma Gorti, membro da equipa do Instituto SETI. “A dispersão do disco estabelece um relógio fundamental para a formação de planetas: quando o gás acabar, a oportunidade de construir planetas ricos em gás essencialmente acabou.”

Uma ilustração de um disco protoplanetário evoluído no qual o material próximo à estrela infantil foi disperso (Crédito da imagem: NASA/ JPL-Caltech/ T. Pyle (SSC))

Os pesquisadores descobriram que no início da evolução dos discos protoplanetários, jatos e ventos poderosos e movidos magneticamente dominam a perda de massa. Esses jatos e ventos são alimentados por campos magnéticos que se entrelaçam em discos protoplanetários.

Mais tarde, à medida que o disco fica mais fino e a luz das estrelas pode passar através dele mais facilmente, estes ventos e jatos enfraquecem, e os processos magnéticos são dominados pela radiação de alta energia do gás ionizante da estrela infantil e soprando-o para o espaço. Este último processo é denominado fotoevaporação.

Tudo isto revela que não existe um processo único responsável pela remoção do material de formação planetária em torno de estrelas jovens. A investigação também demonstra que o JWST é mais do que capaz de estudar a dispersão de gás e poeira em torno de estrelas infantis individuais.

O próximo passo da equipe é descobrir quanto material esses diferentes mecanismos mudam. Os cientistas também poderiam investigar as áreas dos discos onde operam os mecanismos estudados. No futuro, isto ajudará a desenvolver um modelo para revelar a rapidez com que a formação planetária é interrompida – e em que regiões de um disco protoplanetário é mais provável que diferentes tipos de planetas se formem.