Telescópio Espacial James Webb descobre planetas se formando nos ambientes mais hostis do espaço
As observações feitas pelo Telescópio Espacial James Webb expandem a gama de ambientes onde mundos habitáveis podem surgir.
Neste artigo:
Introdução
Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), astrônomos observaram profundamente uma das regiões de formação de estrelas mais intensas em radiação da Via Láctea, revelando que planetas semelhantes à Terra podem se formar até mesmo nos ambientes mais adversos da galáxia.
As observações ampliam a gama de ambientes onde mundos habitáveis podem se formar, afirmam os pesquisadores. Anteriormente, os astrônomos acreditavam que essas condições adversas poderiam não ser propícias à formação de planetas. A radiação ultravioleta (UV) “há muito tempo era considerada uma séria ameaça à formação de planetas ao redor de estrelas menores e próximas“, disse Konstantin Getman, professor pesquisador do Departamento de Astronomia e Astrofísica da Penn State e coautor de um novo artigo que descreve as descobertas, ao Space.com.
No entanto, os resultados, publicados em 20 de maio no The Astrophysical Journal , mostram que mesmo sob essas duras condições ultravioleta, os discos protoplanetários — anéis giratórios de gás e poeira onde os planetas nascem — ainda podem sobreviver e evoluir.
“Não podemos voltar no tempo para estudar como os exoplanetas que observamos [hoje] se formaram“, disse a coautora do estudo, María Claudia Ramírez-Tannus, astrônoma do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg, Alemanha, ao Space.com. “Em vez disso, precisamos procurar por seus equivalentes mais jovens, que são discos formadores de planetas que existem em ambientes extremos com intensa radiação ultravioleta.”
O Telescópio Espacial James Webb observa profundamente a galáxia em busca de exoplanetas. (Crédito da imagem: NASA/Adriana Manrique Gutierrez)
O estudo foi concebido como um acompanhamento da pesquisa de 2023 que sugeria que planetas semelhantes à Terra podem de fato se formar em ambientes tão hostis . No novo estudo, a equipe internacional se concentrou em XUE 1, o disco que circunda uma estrela jovem neste ambiente extremo, para investigar seu tamanho, massa, temperatura e composição química.
A XUE 1 é banhada por radiação ultravioleta muito mais intensa do que qualquer outra que nosso sistema solar já tenha experimentado. “Na verdade, se a XUE 1 fosse colocada no local do sol do nosso sistema solar , receberia 100.000 vezes menos energia UV a cada segundo do que recebe atualmente“, disse Bayron Portilla Revelo, pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Astronomia e Astrofísica da Penn State e principal autor do novo estudo, ao Space.com.
“Uma ideia muito diferente“
O JWST foi fundamental para a nova descoberta. O telescópio revolucionou o estudo de discos protoplanetários irradiados, oferecendo a sensibilidade e a resolução necessárias para observá-los a milhares de anos-luz de distância. “O JWST é o único instrumento com sensibilidade para observar discos relativamente tênues em regiões muito distantes“, disse Ramírez-Tannus.
A equipe aproveitou o Instrumento de Infravermelho Médio (MIRI) do JWST, que captura o cosmos em comprimentos de onda do infravermelho médio. Eles utilizaram observações coletadas em 2023, complementadas por observações adicionais do Telescópio de Pesquisa Visível e Infravermelho para Astronomia, do Telescópio Espacial Hubble e do Telescópio Espacial Spitzer.
Esses dados permitiram à equipe observar a emissão de um disco a 5.500 anos-luz de distância. Para interpretar as observações, a equipe introduziu o primeiro modelo computacional termoquímico baseado em JWST/MIRI e dados de arquivo para simular como a luz, o calor e as reações químicas interagem dentro do disco protoplanetário XUE 1.
Modelos termoquímicos oferecem uma grande vantagem para o estudo de discos de formação planetária, pois permitem que os astrônomos explorem detalhes como a quantidade de material disponível para formar planetas. “Isso é crucial para entender como sistemas planetários como o nosso se formam“, disse Portilla Revelo.
Representação artística de um exoplaneta com atmosfera hostil.(Crédito da imagem: David A. Aguilar (CfA))
Por outro lado, os modelos termoquímicos são computacionalmente exigentes e requerem uma grande quantidade de dados para serem eficazes. O XUE 1 tem sido pouco observado até agora, então os dados limitados dificultaram a modelagem do disco protoplanetário.
O modelo produziu espectros de luz sintéticos, que foram então comparados aos dados reais. Ao comparar as simulações com as observações, os pesquisadores inferiram propriedades críticas do disco, incluindo sua temperatura, densidade e composição química.
A análise revelou um disco compacto e truncado, onde a radiação ultravioleta intensa altera significativamente tanto a temperatura do gás quanto a química em que se desenvolve. Entre as descobertas mais impressionantes estava a presença de água — um dos principais ingredientes para planetas semelhantes à Terra — mesmo em um ambiente tão hostil.
Fundamentalmente, a modelagem também mostrou que a região interna do disco — a zona onde planetas rochosos e potencialmente habitáveis podem se formar — parece estar protegida da pior radiação ultravioleta.
“Nosso modelo indica que a parte mais interna do disco, onde planetas como a Terra podem se formar, parece não ser afetada pela radiação UV externa prejudicial“, disse Portilla Revelo.
“Antes das observações, os cientistas tinham uma ideia muito diferente de como seria o espectro“, acrescentou. “Nossa modelagem ajuda a explicar por que o espectro do JWST tem a aparência que tem. Embora a luz UV de estrelas próximas afete fortemente as regiões externas do disco — onde planetas gigantes provavelmente se formam —, ela tem pouco impacto direto nas regiões internas, que são a fonte da luz detectada pelo JWST.“
As descobertas sugerem que a formação de planetas pode ser mais resiliente do que se pensava anteriormente, expandindo assim a gama de ambientes onde mundos que sustentam a vida podem surgir e oferecendo um raro vislumbre dos diversos berçários estelares da nossa galáxia.
“Ao estudar mais dessas regiões — especialmente aquelas expostas à forte luz UV de estrelas massivas próximas — podemos entender melhor como esses ambientes intensos afetam os discos ao redor de estrelas de todas as massas e tamanhos“, disse Getman.
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