Um par de discos formadores de planetas

NASA/ESA/CSA deste mês Telescópio Espacial James Webb Foto do Mês oferece-nos dois por um sobre novas estrelas – com alguns planetas potenciais incluídos também! Este visual destaca as visões de Webb dos discos protoplanetários Tau 042021 (esquerda) e Oph 163131 (direita), também conhecidos pelos números de catálogo 2MASS J04202144+2813491 e 2MASS J16313124-2426281, respectivamente. Tau 042021 está situado a cerca de 450 anos-luz da Terra, na constelação de Touro, enquanto Oph 163131 fica a cerca de 480 anos-luz de distância, em Ophiuchus.

Discos protoplanetários como estes aparecem em torno de estrelas que nasceram recentemente. Quando um aglomerado de gás dentro de uma nuvem molecular maior colapsa para formar uma estrela, o gás e a poeira não utilizados ficam orbitando a estrela em um disco espesso. Com o tempo, esta poeira também colide e colapsa, formando lentamente planetesimais que podem, por sua vez, transformar-se em planetas. Os planetesimais que não conseguem dar o salto para se tornarem um planeta completo são deixados para trás como asteróides e cometas orbitando a estrela. O gás que não é consumido por este processo é expelido pela radiação da nova estrela ao longo de dezenas de milhões de anos, encerrando o disco protoplanetário. Foi assim que o nosso Sistema Solar se formou num passado distante, criando os asteróides, cometas, gigantes gasosos e planetas terrestres que conhecemos hoje. Ao observar outros discos protoplanetários numa idade muito anterior, podemos descobrir como este processo funcionou para o nosso próprio Sistema Solar e como o diferentes tipos de planetas que vemos em toda a galáxia poderia ter se formado.

A característica única que estes dois objetos têm em comum é que, quando os vemos do nosso ponto de vista com Webb, eles estão orientados com a borda do disco voltada para nós. Isto significa que a luz brilhante da jovem estrela no centro está maioritariamente bloqueada, e vemos a poeira fina que subiu do disco como uma nebulosa acima e abaixo do disco, iluminada pela luz refletida da estrela. Não só esta é uma bela vista, produzindo estas imagens que se assemelham a piões com as cores do arco-íris no espaço, como também é essencial para estudar como estes discos formadores de planetas são compostos. A distribuição de poeira no disco, tanto dentro como acima ou abaixo dele, afeta fortemente onde e como os planetas podem se formar.

Essas imagens foram criadas usando dados do Webb’s NIRCam e MIRI instrumentos, como parte do programa Webb #2562 (PI F. Ménard, K. Stapelfeldt). Com a ampla sensibilidade infravermelha dessas duas câmeras, Webb pode rastrear grãos de poeira de diferentes tamanhos no disco. As cores vermelha, laranja e verde dos discos nestas imagens indicam vários tamanhos de grãos de poeira, bem como moléculas como hidrogénio (H2), monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs).

Ambas as imagens também apresentam dados da NASA/ESA Telescópio Espacial Hubbleque mostra a luz visível, principalmente da estrela central, refletida na poeira fina e flutuante. A imagem de Oph 163131 também inclui observações do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Enquanto o Hubble e o Webb fotografam minúsculos grãos de poeira com apenas micrômetros de diâmetro, o ALMA vê grãos de poeira maiores, com cerca de um milímetro de tamanho, que estão concentrados no plano central do disco. Isto pode criar as condições certas para que os grãos continuem a crescer e potencialmente formem planetas. Na verdade, os dados do ALMA para Oph 163131 mostram uma lacuna no disco interior, o que pode já ser evidência da formação de um planeta e da eliminação da poeira à sua volta.

(Descrição da imagem: Duas imagens de discos protoplanetários lado a lado. A imagem da esquerda mostra uma faixa horizontal escura cobrindo a estrela, com fluxos largos, coloridos e cônicos acima e abaixo dela, e um jato estreito apontando diretamente para cima e para baixo a partir da estrela. A imagem da direita mostra a estrela dentro de um disco de poeira amarelo, com poeira espalhada criando lóbulos roxos acima e abaixo do disco. Cada um está sobre um fundo preto com diversas galáxias ou estrelas ao seu redor.)