O Telescópio Espacial James Webb da NASA resolveu um enigma ao confirmar uma descoberta controversa feita pelo Telescópio Espacial Hubble há mais de 20 anos. Em 2003, o Hubble forneceu evidências de um planeta massivo orbitando uma estrela muito antiga, quase tão velha quanto o universo. Essas estrelas possuem pequenas quantidades de elementos pesados, que são os blocos de construção de planetas. Isso indicava que a formação de alguns planetas ocorreu quando nosso universo era muito jovem, permitindo que crescessem dentro de seus discos primordiais, tornando-se maiores do que Júpiter. Mas como? Isso era um mistério.
Para responder a essa pergunta, pesquisadores utilizaram o Webb para estudar estrelas em uma galáxia próxima que, assim como o universo primitivo, carece de elementos pesados. Eles descobriram que não só algumas estrelas possuem discos de formação planetária, mas que esses discos duram mais do que os observados em torno de estrelas jovens em nossa Via Láctea.
“Com o Webb, temos uma confirmação muito forte do que vimos com o Hubble, e precisamos repensar como modelamos a formação de planetas e a evolução inicial no universo jovem”, afirmou Guido De Marchi, líder do estudo no Centro Europeu de Pesquisa e Tecnologia Espacial em Noordwijk, Países Baixos.
Um Ambiente Diferente nos Primórdios do Universo
No universo inicial, as estrelas se formaram principalmente a partir de hidrogênio e hélio, com poucos elementos pesados como carbono e ferro, que surgiram posteriormente por meio de explosões de supernovas.
“Os modelos atuais preveem que, com tão poucos elementos pesados, os discos ao redor das estrelas têm uma vida curta, tão curta que os planetas não conseguem crescer”, explicou Elena Sabbi, co-investigadora do estudo e cientista-chefe do Observatório Gemini no NOIRLab da National Science Foundation em Tucson. "Mas o Hubble viu esses planetas, então e se os modelos não estivessem corretos e os discos pudessem durar mais?"
Para testar essa hipótese, os cientistas apontaram o Webb para a Nuvem Pequena de Magalhães, uma galáxia anã próxima à Via Láctea. Em particular, examinaram o aglomerado estelar massivo NGC 346, que também carece de elementos pesados. Este aglomerado serviu como um representante próximo para estudar ambientes estelares com condições similares às do universo distante e inicial.
Observações do Hubble de NGC 346, feitas em meados dos anos 2000, revelaram várias estrelas com cerca de 20 a 30 milhões de anos que pareciam ainda ter discos de formação planetária ao seu redor. Isso contrariava a crença convencional de que tais discos se dissipariam após 2 ou 3 milhões de anos. Outras observações do Hubble também contribuíram para o avanço da astronomia.
“As descobertas do Hubble foram controversas, indo contra não só a evidência empírica em nossa galáxia, mas também contra os modelos atuais”, disse De Marchi. “Isso era intrigante, mas sem uma forma de obter espectros dessas estrelas, não podíamos estabelecer se estávamos testemunhando uma acreção genuína e a presença de discos, ou apenas alguns efeitos artificiais.”
Agora, graças à sensibilidade e resolução do Webb, os cientistas têm os primeiros espectros de estrelas semelhantes ao Sol em formação e seus ambientes imediatos em uma galáxia próxima.
“Vemos que essas estrelas estão, de fato, cercadas por discos e ainda estão no processo de absorver material, mesmo com a idade relativamente avançada de 20 ou 30 milhões de anos”, afirmou De Marchi. “Isso também implica que os planetas têm mais tempo para se formar e crescer ao redor dessas estrelas do que em regiões de formação estelar próximas em nossa galáxia.”
Nova Forma de Pensar
Essa descoberta refuta as previsões teóricas anteriores de que, quando há poucos elementos pesados no gás ao redor do disco, a estrela dispersaria o disco muito rapidamente. Assim, a vida do disco seria muito curta, até menos de um milhão de anos. Mas se um disco não permanece em torno da estrela por tempo suficiente para os grãos de poeira se juntarem e formarem os núcleos de um planeta, como os planetas podem se formar?
Os pesquisadores explicaram que pode haver dois mecanismos distintos, ou mesmo uma combinação, para que os discos de formação planetária persistam em ambientes com poucos elementos pesados.
Primeiramente, para dispersar o disco, a estrela aplica pressão de radiação. Para que essa pressão seja eficaz, elementos mais pesados que hidrogênio e hélio devem residir no gás. No entanto, o aglomerado estelar massivo NGC 346 tem apenas cerca de 10% dos elementos pesados presentes na composição química do nosso Sol. Talvez simplesmente demore mais para uma estrela nesse aglomerado dispersar seu disco.
A segunda possibilidade é que, para uma estrela semelhante ao Sol se formar quando há poucos elementos pesados, ela teria que começar a partir de uma nuvem de gás maior. Uma nuvem de gás maior produzirá um disco maior. Assim, há mais massa no disco e, portanto, levaria mais tempo para dispersá-lo, mesmo que a pressão de radiação estivesse funcionando da mesma forma.
“Com mais matéria ao redor das estrelas, a acreção dura mais tempo”, disse Sabbi. “Os discos levam dez vezes mais tempo para desaparecer. Isso tem implicações em como você forma um planeta e o tipo de arquitetura do sistema que você pode ter nesses diferentes ambientes. Isso é muito empolgante.”
O artigo da equipe científica foi publicado na edição de 16 de dezembro do periódico The Astrophysical Journal. Para acessar o artigo científico na íntegra, clique aqui.
O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório de ciência espacial do mundo. O Webb está solucionando mistérios em nosso sistema solar, olhando além para mundos distantes ao redor de outras estrelas e investigando as estruturas misteriosas e as origens de nosso universo e nosso lugar nele. O Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, ESA (Agência Espacial Europeia) e CSA (Agência Espacial Canadense).
O Telescópio Espacial Hubble está operando há mais de três décadas e continua a fazer descobertas inovadoras que moldam nossa compreensão fundamental do universo. O Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a NASA e a ESA (Agência Espacial Europeia). O Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt gerencia as operações do telescópio e da missão. A Lockheed Martin Space, com sede em Denver, também apoia as operações da missão em Goddard. O Space Telescope Science Institute em Baltimore, operado pela Association of Universities for Research in Astronomy, conduz as operações científicas do Hubble para a NASA.
Quer receber as principais notícias do Portal N10 no seu WhatsApp? Clique aqui e entre no nosso canal oficial.
