As neves de um proto-sistema solar


National Radio Astronomy Observatory

A neve cai em torno de um recém nascido sistema solar

Região de gelos dá uma ajuda para a formação de cometas e planetas

 IMAGEM: Esta é uma concepção artística da linha de neve em TW Hydrae que mostra grãos de poeira cobertos de neve de água no disco de acreção interior (4,5 – 30 UA, azul) e cobertos por neve de CO (<30 UA, verde).

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Os astrônomos, com o auxílio do novo telescópio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) obtiveram a primeiríssima imagem de uma linha de neve em um sistema solar em gestação. Acredita-se que esta “acidente geográfico” tenha um papel essencial na formação e na composição química dos planetas em torno de uma estrela jovem.

Na Terrra, a neve tipicamente se forma em grandes altitudes, onde as temperaturas baixas transformam a umidade atmosférica em neve. De modo muito parecido, acredita-se que as linhas de neve se formem em torno de jovens estrelas nas regiões mais distantes e frias dos discos de onde se formam os sistemas planetários. Dependendo da distância para a estrela, entretanto, outras moléculas mais exóticas podem se congelar e se transformar em neve.

A água, nossa velha conhecida, congela primeiro e, depois e em círculos concêntricos, se congelam outros gases abundantes, tais como, dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e monóxido de carbono (CO), formando uma camada de gelo em torno de grãos de poeira, os quais são os tijolos dos quais são formados os planetas e cometas.

O ALMA encontrou uma nunca antes vista linha de neve de CO em torno de TW Hydrae, uma estrela jovem a 175 anos-luz da Terra. Os astrônomos acreditam que este sistema solar em gestação tenha muitas das características iguais a nosso Sistema Solar quando este tinha alguns poucos milhões de anos de idade. Os resultados foram publicados na Science Express.

“O ALMA nos deu a primeira imagem real de uma linha de neve em torno de uma estrela jovem, o que é extremamente interessante por causa do que isto nos diz sobre o período bem no início de nosso Sistema Solar”, diz Chunhua “Charlie” Qi, um pesquisador do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian em Cambridge, Massachusets, que liderou a equipe internacional de pesquisadores com Karin Oberg, uma pesquisadora das Universidades de Harvard e da Virgínia em Charlottesville.

 IMAGEM: Esta imagem do ALMA (em verde) mostra a região onde a neve de CO se formou em torno da estrela TW Hydrae. O círculo em azul indica onde seria a órbita de Netuno em torno do Sol, projetada sobre o sistema.

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“Agora podemos ver os detalhes, antes ocultos, dos gélidos rincões exteriores de outro sistema solar, um que tem muito em comum como o nosso quando este tinha menos de 10 milhões de anos de idade”, diz Qi.

Linhas de neve, até agora, só tinham sido detectadas por suas assinaturas espectrais; nunca alguém tinha obtido uma imagem direta, de forma que suas localização e extensão precisas não podiam ser determinadas.

Isto acontecia porque as linhas de neve se formam exclusivamente no relativamente estreito plano central de um disco proto-planetário. Acima e abaixo desta região, a radiação da estrela mantém os gases aquecidos, impedindo a formação de gelo. Somente com o efeito isolante da concentração de poeira e gases no plano central do disco, as temperaturas podem cair o suficiente para que o CO e outros gases se resfriem e congelem.

Normalmente, este invólucro externo de gases aquecidos impediria os astrônomos de bisbilhotar o interior do disco onde o gás teria congelado. “Seria a mesma coisa que tentar achar uma pequena faixa ensolarada escondida por um denso nevoeiro”, compara Oberg.

Os astrônomos foram capazes de atravessar o nevoeiro intermediário de CO porque foram procurar por outra molécula diferente, conhecida como diazenylium (N2H+). Esta frágil molécula é facilmente destruída na presença do gás CO, de forma que só poderia aparecer em quantidades detectáveis em regiões onde o CO tivesse congelado, sendo portanto um “marcador” para o gelo de CO.

 IMAGEM: Esta é a mesma imagem do ALMA acima, sem o círculo indicando a órbita correspondente a Netuno.

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O diazenylium brilha intensamente na faixa milimétrica do espectro, que pode ser detectada pelo radiotelescópios como o ALMA aqui na Terra.

A sensibilidade e resolução sem par do ALMA permitiu aos astrônomos rastrear a presença e a distribuição do diazenylium e eles descobriram uma linha demarcatória a aproximadamente 30 unidades astronômicas (UA) de TW Hydrae (Uma UA é a dsitância da Terra ao Sol).

“Usando esta te´cnica, fomos capazes de criar, com efeito, um negativo fotográfico da neve de CO no disco em torno de TW Hydrae”, diz Oberg. “Com isso, pudemos ver a linha de neve precisamente onda asa teorias prediziam que ela deveria estar – na borda interna do anel de diazenylium”.

Os astrônomos acreditam que as linhas de neve cumpram um papel vital na formação de um sistema solar. Eles ajudam os grãos de poeira a suplantar sua tendência natural de colidir e se auto-destruir, dando aos grãos um revestimento externo mais grudento. Elas também aumentam a quantidade de sólidos e podem acelerar dramaticamente o processo de formação de planetas. Uma vez que podem existir várias linhas de neve, cada uma pode ser ligada à formação de tipos específicos de planetas.

Em torno de uma estrela como o Sol, a linha de neve de água corresponderia à órbita de Júpiter e a linha de neve de CO corresponderia à órbita de Netuno. A transição do CO para gelo também poderia marcar o ponto inicial onde os pequenos corpos gelados, tais como cometas e planetas anões como Plutão, se formariam.

Oberg também ressalta que a linha de neve de CO é particularmente interessante, uma vez que o gelo de CO é necessário para a formação de metanol, o qual é um “tijolo” para a construção de moléculas orgânicas mais complexas, as quais são essenciais para a vida. Os cometas e asteroides poderiam então fazer a entrega dessas moléculas para os recém-formados planetas do tipo da Terra, semeando-os com os ingredientes para a vida.

Estas observações foram realizadas com apenas uma parte do sistema do ALMA que, quando ficar pronto, terá 66 antenas. Os pesquisadores esperam que futuras observações com o sistema completo irão revelar outras linhas de neve e fornecerão novas visualizações dos processos de formação e evolução dos planetas.

 

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O ALMA, uma instalação astronômica internacional, é uma parceria da Europa, América do Norte e Ásia Oriental, em cooperação com a República do Chile. A construção e operação do ALMA é feita em nome da Europa pelo Observatório Europeu do Sul, em nome da América do Norte pelo National Radio Astronomy Observatory (NRAO) e em nome da Ásia Oriental pelo Observatório Nacional Astronômico do Japão (NAOJ).


Nota do tradutor:
Diversos press-releases foram publicados no sistema EurekAlert sobre este assunto. Eu escolhi o primeiro que apareceu.

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