P. Kalas e J. Graham / NASA / ESA
Disco de poeira ao redor da estrela Fomalhaut: falhas na estrutura podem ser causadas por presença de gás em vez de um exoplanetasP. Kalas e J. Graham / NASA / ESAFalhas em discos de poeira que circundam estrelas jovens não são necessariamente causadas pelos efeitos gravitacionais decorrentes da existência de um exoplaneta nessa região. A presença de gás, muitas vezes ignorada, pode alterar a dinâmica dos discos e originar finos e alongados anéis de poeira ao redor das estrelas. Essa é principal conclusão de simulações computacionais feitas pelo astrofísico brasileiro, Wladimir Lyra, do Laboratório de Propulsão a Jato da Nasa, e seu colega americano Marc Kuchner, do Centro de Voo Espacial Goddard, também da agência espacial norte-americana. A dupla publicou os resultados do estudo na edição de hoje revista Nature. “Esses anéis eram tidos como uma prova da existência de um planeta”, diz Lyra, que, no final de 2011, ganhou uma bolsa Carl Sagan, da Nasa, para tocar suas pesquisas. “Mas mostramos que eles podem se formar apenas em razão das interações de gás e poeira.”
O estudo de Lyra e Kuchner fornece uma explicação plausível para a dificuldade em se confirmar a existência de planetas ao redor de estrelas que apresentam tais falhas em seu disco de poeira. O caso mais conhecido é o da estrela Fomalhaut, a mais brilhante da constelação de Peixe Austral, distante 25 anos-luz da Terra. Falhas nos anéis de poeira são interpretadas como indícios de que haveria dois planetas mais ou menos do tamanho da Terra ao da estrela, que se formou há aproximadamente 440 milhões anos. No entanto, a existência desses possíveis novos mundos ainda não foi comprovada.
Segundo o astrofísico brasileiro, as simulações indicam que, se os níveis de gás forem equivalentes a pelo menos 10% da quantidade de poeira, já aparecem falhas nos discos em torno da estrela. Os anéis se formam de maneira mais evidente quando o total de gás representa cinco vezes o volume da poeira. O processo físico por trás da origem dos anéis seria o efeito fotoelétrico. Se tiver muita energia, a luz da estrela se comporta menos como onda e mais como se fosse uma bola de sinuca. Se atingir um elétron do grão de poeira, esse fóton de alta energia vai provavelmente arrancá-lo. Tal elétron, por sua vez, vai ricochetear em uma molécula do gás, à qual passa sua energia cinética. O efeito do processo é aquecer o gás. O resultado dessa interação de gás e poeira leva à formação de falhas no disco ao redor da estrela. “Nosso modelo fornece uma explicação simples para a origem dos anéis”, afirma Lyra.
Os discos de poeira que circundam estrelas jovens são análogos do Cinturão de Kuiper do sistema solar. São formados basicamente por planetesimais, pequenos pedaços do disco protoplanetário original que não conseguiram se aglutinar a ponto de gerarem corpos maiores, como os planetas. O ex-planeta Plutão, por exemplo, é objeto mais conhecido do Cinturão de Kuiper. Os discos de poeira são, portanto, originários de uma sobra de material do processo de formação de planetas.
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