Disco protoplanetário de sistema é vertical como uma roda-gigante

Os discos protoplanetários normalmente orbitam em torno dos equadores das estrelas, mas agora os cientistas descobriram que esses anéis podem se comportar de forma dramaticamente errada e se posicionar a partir dos polos das estrelas. O novo estudo sugere que os mundos podem existir com órbitas polares em torno de pares de estrelas, levando potencialmente a estações extraordinariamente diferentes das da Terra.

Estrelas nascem dentro de nuvens de gás e poeira. A atração gravitacional de cada estrela atrai esse material para órbitas em espiral ao seu redor. Embora aglomerados dessa nuvem comecem a se mover em direções aleatórias em velocidades aleatórias, à medida que a nuvem colapsa, os aglomerados colidem e se fundem. O resultado ao longo do tempo é um disco achatado, chamado de disco protoplanetário, que normalmente gira na mesma direção da estrela e envolve o equador da estrela. Os planetas que emergem de tal disco também orbitam em torno do equador da estrela, como é o caso dos mundos do nosso Sistema Solar.

Trabalhos anteriores descobriram que quase todas as estrelas jovens são inicialmente cercadas por discos protoplanetários. No caso de discos protoplanetários em torno de estrelas isoladas, pelo menos um terço continua formando planetas, disse o principal autor do estudo, Grant Kennedy, astrônomo da Universidade de Warwick, na Inglaterra.

No entanto, as simulações em computador sugeriram que, após a formação de discos protoplanetários, qualquer material extra que eles coletem pode deixá-los desalinhados. Isso poderia explicar por que os astrônomos detectaram exoplanetas com órbitas relativamente tortas ao redor das estrelas.

Kennedy e seus colegas se concentraram nos chamados planetas circumbinários, que orbitam em torno de estrelas binárias. Os cientistas suspeitavam que planetas ao redor de estrelas binárias poderiam ficar desalinhados – em vez de orbitarem as estrelas no mesmo plano em que as estrelas orbitam umas às outras, esses mundos poderiam orbitar em torno de seus pólos.

Agora, Kennedy e seus colegas detectaram o primeiro exemplo de um disco protoplanetário circombinário desalinhado. “É um desses exemplos em que a natureza consegue ser mais criativa do que esperamos”, disse Kennedy ao Space.com.

Os cientistas se concentraram no sistema quádruplo  de estrelas HD 98800, localizado a cerca de 146 anos-luz da Terra. “Se nasceram planetas lá, eles têm quatro sóis no céu”, disse em comunicado Daniel Price, da Universidade Monash, na Austrália.

Usando o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), um enorme observatório de rádio no Chile, os astrônomos capturaram imagens de alta resolução do disco protoplanetário em torno de duas das quatro estrelas. Este anel tem aproximadamente o mesmo diâmetro que o cinturão de asteróides do Sistema Solar. (As outras duas estrelas estão do lado de fora do disco; os dois pares de estrelas orbitam um ao outro.)

Pesquisas anteriores confirmaram a maneira pela qual essas estrelas binárias orbitavam umas às outras. O novo estudo revelou o disco protoplanetário em torno dessas estrelas essencialmente orbitando em torno de seus pólos, como uma roda-gigante com um carrossel no centro.

“Na verdade, não esperava que esses dados fossem revelar uma configuração polar”, disse Kennedy. “Com base nos resultados anteriores, fiz todas essas previsões de estruturas distorcidas complicadas, mas elas estavam completamente erradas. O resultado final é muito mais simples e atraente ”.

Essas novas descobertas sugerem que os planetas circumbinários em configurações polares podem ser mais comuns do que se supõe, disse Kennedy. “Os discos existem, então por que os planetas não deveriam?”, ele disse.

Se um planeta já se desenvolveu a partir do disco protoplanetário recém-descoberto, os cientistas notaram que, da superfície deste mundo, o disco se pareceria com uma faixa espessa subindo quase que diretamente do horizonte. O par de estrelas que o planeta orbita parece mover-se para dentro e para fora do plano do disco, dando aos objetos que estão nas superfícies desses mundos às vezes duas sombras.

Tal planeta também pode experimentar estações incomuns, disse Kennedy. “Para a Terra, as estações acontecem por causa da inclinação do eixo da Terra”, explicou ele. Isso leva a quantidade de luz do dia que cada hemisfério recebe a cada dia para crescer ou encolher ao longo do ano, e isso influencia o quão quente ou frio eles são, ele disse.

Com qualquer planeta que possa evoluir no HD 98800, a inclinação axial não é o único fator potencial subjacente às variações sazonais. “As estrelas também mudam de altura no céu enquanto se orbitam”, disse Kennedy. Dependendo da estação, “às vezes haveria dois sóis durante o dia, às vezes um.”

Os cientistas detalharam suas descobertas online hoje (14 de janeiro) na revista Nature Astronomy.