Planetas de um "jovem sistema solar": uma mudança inesperada pode mudar seus destinos
Telecópio James Webb não encontrou o gás neon ionizado no disco protoplanetário da estrela SZ Chamaeleontis, anteriormente observado pelo Spitzer. Isto implica um tempo mais curto para a formação do planeta gasoso.
O que é notável nesta descoberta não é o desaparecimento do gás neon ionizado do disco protoplanetário da estrela SZ Chamaeleontis, mas sim a rapidez com que ele desapareceu: menos de 15 anos, o que é muito pouco tempo para isso, e por outro lado muito grande para a formação de exoplanetas gasosos no disco desta estrela.
Como veremos, o desaparecimento do gás neon ionizado revela, indiretamente, que o disco protoplanetário desta estrela desaparecerá muito antes do que o previsto, ou seja, cerca de um milhão de anos antes do esperado.
Isto significa que os exoplanetas gasosos da SZ Chamaeleontis terão quantidades suficientes de gás e poeira disponíveis para se formarem em menos tempo.
Quem é 'SZ Chamaeleontis'
A imagem da capa desse texto representa artisticamente o disco de poeira e gás que envolve, e esconde parcialmente, a estrela SZ Chamaeleontis (chamada de SZ Cha).
É uma estrela muito jovem, com apenas alguns milhões de anos, na constelação Chamaeleon. Podemos imaginar que o nosso Sol também tivesse na mesma idade um disco semelhante, no qual se formaram posteriormente os planetas que hoje compõem o Sistema Solar.
Devido à sua relevância no estudo das origens do nosso sistema solar, esta estrela, inicialmente observada pelo Telescópio Spitzer, foi recentemente reobservada pelo telescópio James Webb.
O que está acontecendo no disco planetário de SZ Cha
Ainda não foram observados planetas no disco de SZ Cha, mas é altamente provável que o processo de formação já tenha começado. Há uma grande probabilidade de que nele se formem planetas gasosos, como Júpiter ou Saturno, mas também planetas rochosos, como a Terra ou Marte.
Durante a formação dos planetas, que ocorre alguns milhões de anos após o nascimento da estrela, parte do gás e da poeira presentes no disco continua a cair sobre a estrela (atraídos pela sua gravidade, mas também canalizados pelo campo magnético). Uma fração insignificante formará os planetas e quaisquer cinturões de asteroides (também chamados de discos de detritos), e o restante irá evaporar devido à radiação da estrela, dispersando-se no espaço interestelar.
Principalmente a radiação X emitida pela estrela, mas também a radiação ultravioleta extrema (UVE), embora de forma menos eficaz, tem um efeito de erosão no disco; precisamente, eles aquecem gases e poeiras fazendo com que evaporem e assim dissipem todo o disco.
Quando é principalmente a radiação X que atua (muito mais energética que a radiação EUV), a evaporação ocorre rapidamente (alguns milhões de anos). No entanto, quando é principalmente a radiação UVE que atua, a evaporação ocorre mais lentamente e, segundo os modelos, o disco sobrevive pelo menos mais um milhão de anos.
O fato de o gás e a poeira do disco estarem dispersos no espaço significa que os planetas devem fazer uma verdadeira corrida contra o tempo para se formarem. Na verdade, se os planetas perderem tempo, correm o risco de ficar sem matéria-prima (gás e poeira) para se formar, uma vez que tudo já evaporou.
O que os telescópios Spitzer e Webb observaram
O Spitzer foi um telescópio espacial da NASA que observou no infravermelho entre 2003 (ano de seu lançamento em órbita) e 2020, quando foi desativado. Entre as estrelas observadas pelo Spitzer estava SZ Cha. Foi o Spitzer que descobriu em 2008 não apenas que SZ Cha tinha um disco protoplanetário, mas que esta estrela, de uma amostra de 50 estrelas, era a única a ter uma quantidade muito maior de gás neon duas vezes ionizado do que em outras estrelas semelhantes.
O fato de haver uma abundância de neon duas vezes ionizado indicava que o disco era predominantemente irradiado com radiação UVE, em vez de raios X, e, portanto, evaporaria mais lentamente. Concluiu-se que os planetas, principalmente os gasosos, que estavam ou estariam se formando, poderiam “ir com calma”, pois teriam gás disponível por bastante tempo.
A surpresa veio recentemente das observações do telescópio James Webb. Ele também observou o disco da SZ Cha, 15 anos depois do Spitzer, mas não encontrou mais a presença de neon duas vezes ionizado. Isto significa que o neon ainda está presente no disco de SZ Cha, mas agora é neutro ou ionizado apenas uma vez. Com isso, o disco é agora irradiado com raios X e, portanto, a sua erosão é rápida. A possibilidade e o tempo para a SZ Cha formar planetas gasosos foram reduzidos em cerca de 1 milhão de anos.
Os cientistas que conduziram estas observações, liderados pela astrônoma Catherine Espaillat, e cujos resultados foram publicados na revista Astrophysical Journal Letters, acreditam que a transição de um campo de radiação dominado pelos raios UVE para um dominado pelos raios-X está ligada ao vento estelar (análogo ao vento que conhecemos, mas composto de partículas eletricamente carregadas em velocidade supersônica).
Na verdade, ao mesmo tempo das observações do James Webb, a presença de ventos fortes foi observada através de telescópios na Terra; por isso os cientistas acreditam que "a radiação UVE foi impedida de atingir o disco, enquanto os raios-X conseguiram permear o vento e irradiar o disco".
Não se pode excluir que a intensidade e a forma do vento possam mudar no futuro, fazendo com que a radiação UVE volte a prevalecer e dar aos exoplanetas gasosos uma 'pausa' no seu processo de formação.