ALMA descobre armadilha de poeira e fábrica de cometas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/06/2013

Esta concepção artística mostra a armadilha de poeira no sistema Oph-IRS 48. Esta armadilha de poeira dá às minúsculas rochas do disco um porto seguro onde se podem aglutinar e crescer até atingir o tamanho necessário para poderem sobreviver por si mesmas, acreditam os astrônomos.
[Imagem: ESO/L. Calçada]

Movimento "anti-entrópico"

Com o auxílio do Telescópio ALMA, astrônomos obtiveram uma imagem de uma região em torno de uma estrela jovem, onde partículas de poeira podem crescer juntando-se umas às outras.

Esta é a primeira vez que uma armadilha de poeira deste tipo é claramente observada e modelada, resolvendo assim um mistério de longa data relativo ao modo como as partículas de poeira nos discos crescem até atingirem tamanhos suficientemente grandes, que as levem eventualmente a formarem cometas, planetas e outros corpos rochosos.

Embora já se saiba da existência de inúmeros planetas em torno de outras estrelas, os astrônomos ainda não compreendem bem como é que estes corpos se formam.

Da mesma forma, existem muitos aspectos na formação de cometas, planetas e outros corpos rochosos que permanecem um mistério.

Agora, novas observações que utilizam o potencial do ALMA começam a responder a uma das maiores perguntas: como é que pequeníssimos grãos de poeira situados no disco em torno de uma estrela jovem crescem mais e mais, até atingirem o tamanho de cascalho ou mesmo pedregulhos com mais de um metro?

Os modelos de computador sugerem que os grãos de poeira crescem quando colidem uns com os outros, aglutinando-se. No entanto, quando estes grãos maiores chocam de novo a alta velocidade, ficam muitas vezes desfeitos em pedaços, voltando ao ponto de partida.

Mesmo quando isso não acontece, os modelos mostram que os grãos maiores rapidamente se deslocam para o interior devido à fricção entre a poeira e o gás, caindo assim na estrela progenitora, o que não lhes deixa nenhuma hipótese de crescer mais.

Assim, os grãos de poeira precisam de um porto seguro onde as partículas possam continuar a crescer até atingirem um tamanho que lhes permita sobreviver por si mesmas.

Armadilha de poeira

A solução proposta é uma "armadilhas de poeira" - mas, até agora, não havia qualquer prova observacional da sua existência.

A origem da armadilha de poeira, que neste caso é um vórtice no gás do disco, tem um tempo de vida médio de algumas centenas de milhares de anos. Apesar disso, mesmo quando a armadilha de poeira já não funciona, a poeira acumulada na armadilha demorará milhões de anos para dispersar-se, o que dá ainda imenso tempo aos grãos de poeira para crescerem mais.

Nienke van der Marel, pesquisadora do Observatório de Leiden, Holanda, estava utilizando o ALMA em conjunto com seus colegas para estudar o disco de poeira em um sistema chamado Oph-IRS 48 - Oph corresponde à constelação de Ofiúco (ou Serpentário), e IRS significa fonte infravermelha. A distância da Terra a Oph-IRS 48 é cerca de 400 anos-luz.

A equipe descobriu que a estrela está rodeada por um anel de gás com um buraco central, criado muito provavelmente por um planeta invisível ou por uma estrela companheira. Observações anteriores, obtidas com o telescópio VLT já tinham mostrado que as pequenas partículas de poeira formam uma estrutura similar em forma de anel.

Mas a nova imagem do ALMA, mostrando o local onde se encontram as partículas maiores, com tamanhos da ordem do milímetro, é muito diferente.

"A princípio, a forma da poeira na imagem pegou-nos completamente desprevenidos," diz van der Marel. "Em vez do anel que esperávamos ver, encontramos uma forma muito clara em forma de caju! Tivemos que nos convencer que o que estávamos vendo era real, mas o sinal forte e a nitidez das observações ALMA não deixavam margem para dúvidas. Foi aí que nos demos conta do que tínhamos descoberto".

O que tinha sido descoberto era uma região onde os grãos de poeira maiores se encontravam presos e podiam crescer muito mais ao colidir e aglutinar-se uns com os outros.

Era uma armadilha de poeira - exatamente o que os teóricos procuravam.

"Provavelmente estamos vendo uma espécie de fábrica de cometas, já que as condições são propícias ao crescimento das partículas, desde o milímetro até o tamanho de cometas. Não é provável que a poeira dê origem a planetas a esta distância da estrela. Mas, num futuro muito próximo, o ALMA será capaz de observar estas armadilhas de poeira muito mais próximas das estrelas progenitoras, onde os mesmos fenômenos estão ocorrendo. Tais locais seriam efetivamente os berços de planetas recém-nascidos," explicou van der Marel.

Uma armadilha de poeira forma-se quando partículas de poeira grandes se movem em direção a regiões de alta pressão. Os modelos de computador mostram que tais regiões de alta pressão podem ter origem nos movimentos do gás situado na periferia de um buraco de gás - tal como o encontrado neste disco.

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