Primeira imagem de um planeta recém nascido

ESO
02/07/2018

Imagem do planeta recém nascido PDS 70b. O planeta mostra-se muito bem destacado, sendo visível como um ponto brilhante situado à direita do centro da imagem, o qual se encontra tapado pela máscara do coronógrafo utilizado para bloquear a luz ofuscante emitida pela estrela central. [1]
Astrônomos liderados por um grupo do Instituto Max Planck de Astronomia de Heidelberg, na Alemanha, capturaram uma imagem de formação planetária em torno da jovem estrela anã PDS 70. Com o auxílio do instrumento SPHERE montado no Very Large Telescope do ESO (VLT) — um dos instrumentos caçadores de planetas mais poderosos que existem — a equipa internacional fez a primeira detecção robusta de um jovem planeta, chamado PDS 70b, que se encontra a abrir caminho através do material que rodeia a jovem estrela [2].

Com o instrumento SPHERE, a equipa pôde medir também o brilho do planeta em diversos comprimentos de onda, o que permitiu que fossem deduzidas propriedades da sua atmosfera.

O planeta mostra-se muito bem destacado nas novas observações, sendo visível como um ponto brilhante situado à direita do centro (a esfera negra na imagem). Localiza-se aproximadamente a três mil milhões de km de distância da estrela central, o que equivale mais ou menos à distância entre Urano e o Sol. A análise mostra que o PDS 70b é um planeta gigante gasoso com uma massa de algumas vezes a massa de Júpiter. A superfície do planeta tem uma temperatura de cerca de 1000º C, o que o torna muito mais quente do que qualquer planeta do nosso Sistema Solar.

O círculo escuro que aparece no centro da imagem deve-se à utilização de um coronógrafo, uma máscara que bloqueia a luz ofuscante da estrela central e permite aos astrónomos detectar os seus muito mais ténues disco e companheiro planetário. Sem esta máscara, a fraca luz emitida pelo planeta desapareceria completamente no intenso brilho da PDS 70.

Estes discos situados em torno de estrelas jovens são os locais de nascimento dos planetas, mas até agora apenas algumas observações tinham conseguido detectar pistas que apontavam para a existência de planetas bebés no seu seio,” explica Miriam Keppler, que liderou a equipa por detrás da descoberta do planeta ainda em formação da PDS 70. “O problema é que, até agora, a maioria destes candidatos a planetas poderia ser apenas estruturas no disco.

A descoberta do jovem companheiro da PDS 70 trata-se de um resultado científico bastante interessante, que mereceu já investigação subsequente. Uma segunda equipa, que envolve muitos dos mesmos astrónomos da equipa da descoberta, incluindo Keppler, fez, nos últimos meses, observações de seguimento com o intuito de investigar a jovem companheira planetária da PDS 70 com mais detalhe. Esta equipa não só obteve a imagem muito nítida do planeta que aqui mostramos, como também conseguiu obter um espectro deste objeto. A análise do espectro aponta para a existência de nuvens na atmosfera do planeta.

A companheira planetária da PDS 70 esculpiu um disco de transição — um disco protoplanetário com um “buraco” gigante no centro. Conhecem-se estes buracos interiores há várias décadas e foi sugerido que seriam produzidos pela interação entre o disco e o planeta. Agora estamos a ver o planeta pela primeira vez.

Os resultados de Keppler abrem-nos uma nova janela para as primeiras fases da complexa evolução planetária, ainda tão mal compreendida,” comenta André Müller, líder da segunda equipa que investigou o jovem planeta. “Precisávamos de observar um planeta no disco de uma estrela jovem para compreendermos realmente os processos por detrás da formação planetária.” Ao determinar as propriedades físicas e atmosféricas do planeta, os astrónomos podem testar modelos teóricos de formação planetária.

Este olhar ao nascimento envolto em poeira de um planeta foi apenas possível graças às impressionantes capacidades tecnológicas do instrumento SPHERE do ESO, o qual estuda exoplanetas e discos em torno de estrelas próximas, usando uma técnica conhecida por imagens de alto contraste — um feito bastante complicado. Mesmo bloqueando a luz emitida por uma estrela com o auxílio de um coronógrafo, o SPHERE tem ainda que usar estratégias de observação e técnicas de processamento de dados complicadas para conseguir obter o sinal emitido pelos ténues companheiros planetários situados em torno das jovens estrelas brilhantes [3], a múltiplos comprimentos de onda e épocas diferentes.

Thomas Henning, diretor do Instituto Max Planck de Astronomia e líder das equipas, sumariza esta aventura científica: “Após mais de uma década de enormes esforços para construir esta máquina de alta tecnologia, o SPHERE permite-nos agora colher os frutos deste trabalho, presentando-nos com a descoberta de planetas bebés!” [4] [5]

[1] Crédito da imagem: ESO/A. Müller et al.

[2] As imagens do disco e do planeta e o espectro do planeta foram capturados no âmbito de dois programas de rastreio chamados SHINE (SpHere INfrared survey for Exoplanets) e DISK (sphere survey for circumstellar DISK). O SHINE pretende obter imagens no infravermelho próximo de 600 estrelas jovens, usando o alto contraste e elevada resolução angular do SPHERE para descobrir e caracterizar novos exoplanetas e sistemas planetários. O DISK explora conhecidos sistemas planetários jovens e os seus discos circunstelares com o intuito de estudar as condições iniciais da formação planetária e a evolução de arquiteturas planetárias.

[3] De modo a extrair o fraco sinal do planeta situado próximo da estrela brilhante, os astrónomos usam um método sofisticado que tira partido da rotação da Terra. Em modo de observação, o SPHERE tira continuamente imagens da estrela durante um período de várias horas, enquanto o instrumento se mantém tão estável quanto possível. Deste modo, o planeta parece rodar lentamente, mudando de posição na imagem relativamente ao halo estelar. Aplicando algoritmos numéricos elaborados, as imagens individuais são posteriormente combinadas de tal modo que todas as partes da imagem que parecem não se mover, tais como o sinal da estrela propriamente dita, são filtradas. Assim, ficamos apenas com as partes que aparentemente se movem — o que torna o planeta visível.

[4] Este trabalho foi descrito em dois artigos científicos intitulados “Discovery of a planetary-mass companion within the gap of the transition disk around PDS 70” e “Orbital and atmospheric characterization of the planet within the gap of the PDS 70 transition disk”, que serão ambos publicados na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics.

[5] Esta notícia científica foi traduzida por Margarida Serote (Portugal) e adaptada para o português brasileiro por Gustavo Rojas.

Como citar esta notícia científica: ESO. Primeira imagem de um planeta recém nascido. Tradução de Margarida Serote e Gustavo Rojas. Saense. http://www.saense.com.br/2018/07/primeira-imagem-de-um-planeta-recem-nascido/. Publicado em 02 de julho (2018).

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O ESO (European Southern Observatory) é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronômico mais produtivo do mundo.

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