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Domingo, Maio 22, 2022

Até mesmo estrelas moribundas podem dar origem a novos planetas, diz estudo

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Quando estrelas jovens se unem a partir de uma nuvem de hidrogênio molecular, um disco de material remanescente chamado disco protoplanetário as envolve. Este disco é onde os planetas se formam, e os astrônomos estão ficando melhores em espiar esses ambientes velados e observar mundos embrionários tomarem forma. Mas as estrelas jovens não são as únicas estrelas com discos de matéria-prima girando em torno delas.

Algumas estrelas antigas e moribundas também têm discos. Uma segunda geração de planetas pode se formar nessas condições?

Os planetas se formam depois que as estrelas se formam, mas não muito tempo depois. Em nosso Sistema Solar, o Sol se formou há cerca de 4,6 bilhões de anos e a Terra há cerca de 4,5 bilhões de anos. O destino da Terra está entrelaçado com o destino do Sol.

Quando o Sol se expandir como uma gigante vermelha, ele expulsará camadas de material para o espaço e eventualmente se expandirá o suficiente para destruir a Terra e os outros planetas internos. Júpiter e os planetas externos sobreviverão, mas provavelmente passarão o resto de sua existência orbitando uma anã branca, o remanescente do Sol.

Nenhum novo planeta pode se formar ao redor da anã branca neste cenário.

Mas nosso Sol é uma raridade relativa. Muitas estrelas existem em pares binários. Estrelas binárias têm a mesma idade, mas têm massas diferentes. Como a massa inicial de uma estrela determina seu futuro, as estrelas em um par binário têm diferentes tempos de vida.

Se uma dessas estrelas tiver uma massa semelhante à do nosso Sol, ela se torna uma gigante vermelha e expele material para o espaço enquanto morre. O que acontece com todo esse material se a estrela tiver um parceiro binário?

É aqui que um novo estudo entra em cena. Seu título é “Uma população de discos de transição em torno de estrelas evoluídas: impressões digitais de planetas.” O primeiro autor é o astrônomo de KU Leuven Jacques Kluska. Astronomia e Astrofísica publicou o jornal.

A atração gravitacional da segunda estrela pode fazer com que o material ejetado da estrela moribunda forme um novo disco giratório muito semelhante ao disco protoplanetário ao redor da estrela quando era jovem.

Os astrônomos já sabiam que isso poderia acontecer. O que há de novo é a evidência de que uma segunda geração de planetas pode se formar no disco. De acordo com este novo estudo, novos mundos estão formando cerca de 10% das estrelas binárias nessa situação.

“Em dez por cento das estrelas binárias evoluídas com discos que estudamos, vemos uma grande cavidade no disco,” disse primeiro autor Kluska em um comunicado de imprensa. “Esta é uma indicação de que algo está flutuando por lá que coletou toda a matéria na área da cavidade.”

Provavelmente há apenas uma coisa que pode se formar nesses discos: planetas. Observações da estrela moribunda reforçam a probabilidade de o objeto ser um planeta.

“Nas estrelas binárias evoluídas com uma grande cavidade no disco, vimos que elementos pesados ​​como o ferro eram muito escassos na superfície da estrela moribunda,” disse Kluska. “Esta observação leva a suspeitar que partículas de poeira ricas nesses elementos foram presas por um planeta.”

Os astrônomos ainda não têm certeza se estes são planetas, mas as evidências são intrigantes. Se acontecer que uma segunda geração de mundos está se formando dessa maneira, é uma descoberta significativa. Isso significa que nossa teoria da formação planetária, chamada de hipótese nebularestá correto, mas não vai longe o suficiente.

“A confirmação ou refutação desta forma extraordinária de formação de planetas será um teste sem precedentes para as teorias atuais,” de acordo com Professor Hans Van Winckel, chefe do Instituto de Astronomia KU Leuven.

(N. Stecki)

Acima: Uma ilustração de um sistema estelar binário onde uma segunda geração de planetas está se formando.

Esses discos só podem se formar em certas circunstâncias e com certos tipos de estrelas. Requer estrelas gigantes pós-assiptóticas (pós-AGB). As estrelas pós-AGB são estrelas frias e luminosas em um estágio de evolução estelar que estrelas como o nosso Sol passam. A faixa de massa para estrelas pós-AGB é de cerca de 0,8 a 5 massas solares.

Estrelas pós-AGB esgotaram seu suprimento de hidrogênio. O núcleo da estrela é principalmente carbono e oxigênio inertes, mas sua camada externa se expande e esfria. A estrela se torna uma gigante vermelha. Em seguida, a mudança de temperatura no núcleo da estrela desencadeia a fusão de hélio.

A fusão atrasa o resfriamento e a expansão da estrela por um tempo, mas, eventualmente, o hélio também acaba. Em seguida, o resfriamento e a expansão continuam.

A estrela ainda não terminou. Ele experimenta alguns pulsos térmicos e funde um pouco mais de hidrogênio e experimenta alguns flashes de hélio.

Mas a estrela perdeu muito de sua massa ao lançá-la no espaço. Se tiver um parceiro binário, o material não vai longe. O par binário terá um centro de gravidade e o material ejetado formará um disco circumbinário ao redor do centro.

Isso nem sempre acontece. Uma fase espiral comum e dramática da evolução binária faz com que a estrela parceira agregue o material da estrela moribunda. Mas, por alguma razão que os astrônomos ainda não entendem, um disco circumbinário pode se formar. Isso é o que aconteceu em 10 por cento dos binários neste estudo.

Esses discos pós-AGB não duram muito, apenas entre 10.000 e 100.000 anos. Isso é tempo suficiente para um planeta gigante se formar?

Os astrônomos não costumavam pensar assim. Mas mais pesquisa recente sugere que os planetas podem se formar em apenas 100.000 anos. Um estudo de 2018 examinou lacunas em discos e disse que “…

Mas os autores deste estudo dizem que mesmo que a cavidade no disco seja de um planeta, esse planeta pode não ser necessariamente um planeta de segunda geração.

“No entanto, parece mais plausível que, se os discos de transição fossem produzidos por um planeta, seria um planeta de primeira geração que sobreviveu à fase de interação binária”, eles disseram. escrever. “De fato, parece que os planetas circumbinários são tão frequentes quanto os planetas em torno de estrelas individuais, apesar do número relativamente baixo de detecções.”

Esta conclusão também se encaixa com algumas das propriedades observadas da estrela moribunda no sistema. Como o autor principal Jacques Kluska apontou“… vimos que elementos pesados ​​como o ferro eram muito escassos na superfície da estrela moribunda.”

O que aconteceu com o ferro? O planeta sobrevivente de primeira geração poderia tê-lo acrescido, mas apenas se fosse um planeta gigante. “Se tal planeta estiver presente desde o início no disco, ele esgotará eficientemente o disco interno de material refratário e produzirá o padrão de depleção observado na superfície da estrela”, os autores escrever em seu papel.

Os astrônomos já conhecem um sistema binário onde planetas secundários provavelmente se formaram. É chamado NN Serpentise vários pesquisadores encontraram planetas lá.

“Esses planetas são candidatos a terem sido formados em tais discos de segunda geração”, Kluska e seus coautores escrever. “Se o cenário planetário for confirmado, esses discos se tornarão um local promissor para estudar a formação de planetas de segunda geração e, portanto, cenários de formação de planetas em um espaço de parâmetros sem precedentes.”

Os autores pretendem estudar os dez discos que apresentam cavidades. Eles planejam usar os grandes telescópios do Observatório Europeu do Sul no Chile para estudá-los mais de perto.

Este artigo foi originalmente publicado por Universo hoje. Leia o artigo original.



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