Diabos de poeira em torno de estrelas pode ajudar planetas crescer

Uma armadilha contra poeira ajuda a enfermeira jovens planetas ao longo (Imagem: L. Calçada / ESO)

Um tornado poeira ao redor de uma estrela jovem pode ajudar a resolver um enigma persistente: como planetas maciços crescer a partir de minúsculos grãos de detritos?

Planetas abundam por toda a galáxia , e os astrônomos têm visto jovens estrelas rodeadas por discos de poeira a partir da qual os planetas são assumidas para se formar. Mas os passos entre elas têm sido pouco clara.

A imagem padrão é que dentro de um disco de poeira, grãos menores do que alguns micrômetros vai se acumular até que eles crescem em corpos rochosos até 10 vezes a massa da Terra. Alguns destes aglomerados começar a recolher o gás a partir do disco e tornam-se os núcleos de gigantes gasosos como Júpiter.

Mas há uma pegadinha. De acordo com os modelos de processo, como os aglomerados ficam maiores, eles se sentem mais arrasto como eles se movem através do gás e poeira. Os aglomerados desacelerar e começar a deriva em direção à estrela. Eventualmente eles ou colidem uns com os outros e se separam, ou em espiral para a sua condenação.

Quanto mais você começa a partir da estrela, menor os pedaços que podem se formar antes de começar a flutuar para dentro. Para uma estrela como o nosso Sol, uma moita empoeirada na mesma órbita que a Terra pode crescer até cerca de um metro de largura. Mais ou menos na distância do cinturão de Kuiper, a região passado Netuno onde cometas nascem, o planeta pretensos núcleos não pode ficar muito maior do que um milímetro.

"Este é um problema muito grande. Se você pode crescer partículas grandes, eles vão desaparecer muito rapidamente", diz Nienke van der Marel do Observatório de Leiden, na Holanda.

Armadilha poeira

Teóricos sugeriu uma rota de fuga para os proto-planetas. Sua idéia era que as diferenças de pressão no disco poderia espontaneamente criar vórtices, prendendo os grãos de poeira maiores e permitindo-lhes continuar a crescer até que eles eram enormes o suficiente para superar a espiral da morte.Agora observações feitas com o Atacama Large Millimetre / submilimétrico Matriz (ALMA), no Chile mostram que a Oph IRS 48 estrela, provavelmente, tem apenas como um vórtice nas regiões exteriores do seu disco de formação planetária.

Observações mais antigas avistou uma lacuna no disco, o que sugere que a estrela tem um corpo em órbita cerca de 10 vezes a massa de Júpiter que está abrindo um espaço . Usando ALMA, van der Marel e colegas observaram a estrela em três comprimentos de onda: uma sensível aos grãos de poeira de um milímetro de diâmetro ou maior, aquele que vê grãos de poeira menores apenas cerca de 50 micrômetros de largura e um que vê a gás quente.

A equipe descobriu que o gás e os pequenos grãos de poeira formam anéis de material distribuído uniformemente por todo o caminho em torno de Oph IRS 48. Mas os grãos de poeira milímetro de tamanho estão concentradas em uma grande estrutura em forma de crescente em um lado da estrela - um sinal de que pode ser um vórtice que prende os grãos maiores no lugar.

"A coisa agradável sobre esta descoberta é que encontramos um disco onde a grande poeira é recolhida em um lugar especial", diz van der Marel. "Isso significa que deve haver algum mecanismo que mantém as grandes partículas de poeira lá, porque eles não estão à deriva dentro."

Fábrica Cometa

Mas é a estrutura estranha realmente ajudando a construir proto-planetas? É muito longe da estrela, por isso pode ser mais de uma fábrica de cometa, diz van der Marel.

"Nós realmente esperamos que nos próximos anos vamos encontrar armadilhas de poeira semelhantes em torno de outras estrelas, onde eles estão perto o suficiente para a estrela que eles podem formar um planeta", diz ela.

A observação é dramática e surpreendente, ea interpretação da moita poeira como um vórtice é plausível, diz Philip Armitage , um astrofísico da Universidade de Colorado em Boulder. Mas há um problema. No sistema Oph IRS 48, o objeto semelhante a Júpiter está criando as instabilidades de pressão que geram o vórtice observado. "É uma coisa direta da galinha e do ovo", diz ele.

Se a idéia é boa, deve haver uma maneira de fazer vórtices sem primeiro fazer planetas gigantes, talvez envolvendo a estrela aquecer o gás até que ele cria uma região de instabilidade. "Se os discos geralmente têm estruturas em larga escala, que pode ser vórtices ou outros tipos de armadilhas - que é ainda uma questão em aberto", diz ele.

Jornal de referência: Ciência , DOI: 10.1126/science.1236770