Utilizando o observatório ALMA, investigadores detectaram vapor de água no disco em torno de uma estrela jovem, numa região onde provavelmente estão a formar-se planetas. Esta descoberta é fundamental porque a água é vital para a vida e desempenha um papel crucial na formação do planeta. As descobertas revelam uma quantidade substancial de água, sugerindo o seu potencial impacto na composição química dos planetas emergentes. (Conceito do artista.) Crédito: SciTechDaily.com
Vapor de água foi descoberto num disco de formação planetária em torno de uma estrela jovem, revelando condições propícias à formação de planetas e potenciais influências na composição do planeta.
Os investigadores encontraram vapor de água no disco em torno de uma estrela jovem, exactamente onde os planetas podem estar a formar-se. A água é um ingrediente chave para a vida na Terra e também desempenha um papel significativo na formação do planeta. No entanto, até agora, nunca tínhamos conseguido mapear como a água é distribuída num disco estável e frio — o tipo de disco que oferece as condições mais favoráveis para a formação de planetas em torno de estrelas. As novas descobertas foram possíveis graças ao Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), em que o Observatório Europeu do Sul (ISSO) é um parceiro.
Observações surpreendentes com o ALMA
“Nunca imaginei que poderíamos capturar uma imagem de oceanos de vapor d’água na mesma região onde um planeta provavelmente está se formando”, diz Stefano Facchini, astrônomo da Universidade de Milão, na Itália, que liderou o estudo publicado em 29 de fevereiro. em Astronomia da Natureza. As observações revelam pelo menos três vezes mais água do que em todos os oceanos da Terra no disco interno da jovem estrela semelhante ao Sol HL Tauri, localizada a 450 anos-luz de distância da Terra, na constelação de Touro.
Os astrónomos encontraram vapor de água num disco em torno de uma estrela jovem, exactamente onde os planetas podem estar a formar-se. Nesta imagem, as novas observações obtidas pelo Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), do qual o ESO é parceiro, mostram o vapor de água em tons de azul. Perto do centro do disco, onde vive a jovem estrela, o ambiente é mais quente e o gás mais brilhante. Os anéis em tons vermelhos são observações anteriores do ALMA que mostram a distribuição de poeira em torno da estrela. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Facchini et al.
“É verdadeiramente notável que possamos não só detectar, mas também capturar imagens detalhadas e resolver espacialmente o vapor de água a uma distância de 450 anos-luz de nós”, acrescenta o co-autor Leonardo Testi, astrónomo da Universidade de Bolonha, Itália. As observações “espacialmente resolvidas” com o ALMA permitem aos astrónomos determinar a distribuição da água em diferentes regiões do disco. “Participar de uma descoberta tão importante no icônico disco HL Tauri foi além do que eu esperava para minha primeira experiência de pesquisa em astronomia”, acrescenta Mathieu Vander Donckt, da Universidade de Liège, na Bélgica, que era aluno de mestrado quando participou. na pesquisa.
O disco protoplanetário de HL Tauri do ALMA. Os chamados “discos ALMA” vistos na luz infravermelha em torno de estrelas distantes. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NSF
O papel da água na formação do planeta
Uma quantidade significativa de água foi encontrada na região onde existe uma lacuna conhecida no disco HL Tauri. Lacunas em forma de anel são escavadas em discos ricos em gás e poeira, orbitando corpos jovens semelhantes a planetas à medida que recolhem material e crescem. “As nossas imagens recentes revelam uma quantidade substancial de vapor de água a uma série de distâncias da estrela que incluem uma lacuna onde um planeta poderia estar potencialmente a formar-se neste momento,” diz Facchini. Isto sugere que este vapor de água pode afetar a composição química dos planetas que se formam nessas regiões.
Esta imagem mostra a região onde está situada a HL Tauri. HL Tauri faz parte de uma das regiões de formação estelar mais próximas da Terra e existem muitas estrelas jovens, bem como nuvens de poeira, nas suas proximidades. Esta imagem foi criada a partir de imagens que fazem parte do Digitized Sky Survey 2. Crédito: ESO/Digitized Sky Survey 2
Observar a água com um telescópio terrestre não é uma tarefa fácil, pois o abundante vapor de água na atmosfera da Terra degrada os sinais astronômicos. O ALMA, operado pelo ESO em conjunto com os seus parceiros internacionais, é um conjunto de telescópios situados no deserto chileno do Atacama, a cerca de 5000 metros de altitude, que foi construído num ambiente elevado e seco especificamente para minimizar esta degradação, proporcionando condições de observação excepcionais. “Até à data, o ALMA é a única instalação capaz de resolver espacialmente a água num disco frio de formação planetária,” diz o co-autor Wouter Vlemmings, professor do Universidade de Tecnologia Chalmers Na Suécia.(1)
Este vídeo leva você até a localização de HL Tauri na constelação de Touro, a 450 anos-luz de distância da Terra. O início da sequência mostra uma visão ampla, incluindo os aglomerados estelares das Plêiades e das Híades a olho nu. Em seguida, ele amplia uma imagem de luz visível muito detalhada do NASA/ESA telescópio espacial Hubble e termina com observações ALMA de vapor de água no disco HL Tauri. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/NASA/ESA/N. Risinger (skysurvey.org). Música: Astral Eletrônica
Implicações para pesquisas futuras
“É verdadeiramente emocionante observar diretamente, numa fotografia, moléculas de água a libertarem-se de partículas de poeira gelada,” diz Elizabeth Humphreys, astrónoma do ESO que também participou no estudo. Os grãos de poeira que constituem um disco são as sementes da formação planetária, colidindo e aglomerando-se em corpos cada vez maiores que orbitam a estrela. Os astrônomos acreditam que onde está frio o suficiente para que a água congele nas partículas de poeira, as coisas se unem de forma mais eficiente – um local ideal para a formação de planetas. “Os nossos resultados mostram como a presença de água pode influenciar o desenvolvimento de um sistema planetário, tal como aconteceu há cerca de 4,5 mil milhões de anos no nosso Sistema Solar”, acrescenta Facchini.
Com as atualizações do ALMA e do Extremely Large Telescope (ELT) do ESO a entrarem em operação dentro de uma década, a formação planetária e o papel que a água desempenha nele tornar-se-ão mais claros do que nunca. Em particular, o METIS, o instrumento de imagem e espectrógrafo de infravermelho médio do ELT, proporcionará aos astrónomos vistas incomparáveis das regiões interiores dos discos de formação planetária, onde planetas como a Terra se formam.
HL Tauri é uma jovem estrela rodeada por um notável disco empoeirado. Ele está localizado na famosa constelação de Touro (O Touro) mostrada nesta imagem, perto dos aglomerados estelares das Plêiades e das Híades a olho nu. Esta estrela é demasiado ténue para ser vista com pequenos telescópios. Crédito: ESO, IAU e Sky & Telescope
Notas
- As novas observações utilizaram os receptores da Banda 5 e da Banda 7 do ALMA. As bandas 5 e 7 foram desenvolvimentos europeus, na Chalmers/NOVA (Netherlands Research School for Astronomy) e no IRAM (Institut de radioastronomie millimétrique), respectivamente, com o envolvimento do ESO. A banda 5 expandiu o ALMA para uma nova faixa de frequência especificamente para detectar e gerar imagens de água no Universo local. Neste estudo, a equipe observou três linhas espectrais de água nas duas faixas de frequência do receptor para mapear o gás em diferentes temperaturas dentro do disco.
Referência: “Observações ALMA resolvidas de água nas unidades astronômicas internas do disco HL Tau” por Stefano Facchini, Leonardo Testi, Elizabeth Humphreys, Mathieu Vander Donckt, Andrea Isella, Ramon Wrzosek, Alain Baudry, Malcom D. Gray, Anita MS Richards e Wouter Vlemmings, 29 de fevereiro de 2024, Astronomia da Natureza.
DOI: 10.1038/s41550-024-02207-w
A equipe é composta por S. Facchini (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano, Itália), L. Testi (Dipartimento di Fisica e Astronomia “Augusto Righi”, Università di Bologna, Itália), E. Humphreys (European Southern Observatory , Alemanha, Observatório Conjunto ALMA, Chile; Observatório Europeu do Sul Vitacura, Chile), M. Vander Donckt (Instituto de Ciências Espaciais, Tecnologias e Investigação Astrofísica (STAR), Universidade de Liège, Bélgica), A. Isella (Departamento de Física e Astronomia , Rice University, EUA (Rice)), R. Wrzosek (Rice), A. Baudry (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Univ. de Bordeaux, CNRS, França), MD Gray (Instituto Nacional de Pesquisa Astronômica da Tailândia, Tailândia) , AMS Richards (JBCA, Universidade de Manchester, Reino Unido), W. Vlemmings (Departamento de Espaço, Terra e Meio Ambiente, Chalmers University of Technology, Suécia).
