Astrônomos pegam ‘intruso’ em flagrante em evento de sobrevoo estelar raramente detectado

Astrônomos pegam ‘intruso’ em flagrante em evento de sobrevoo estelar raramente detectado

4 de junho de 2022 0 Por Jonas Estefanski
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Os cientistas capturaram um objeto intruso interrompendo o disco protoplanetário – local de nascimento dos planetas – em Z Canis Majors (Z CMa), uma estrela na constelação de Canis Majoris. A impressão deste artista mostra o perturbador deixando o sistema estelar, puxando uma longa corrente de gás do disco protoplanetário junto com ele.

Dados observacionais do Telescópio Subaru, Karl G. Jansky Very Large Array e Atacama Large Millimeter/submillimeter Array sugerem que o objeto intruso foi responsável pela criação desses fluxos gasosos, e sua “visita” pode ter outros impactos ainda desconhecidos no planeta. crescimento e desenvolvimento de planetas no sistema estelar. 

Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Cientistas usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e o Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) fizeram uma rara detecção de um provável evento de sobrevoo estelar no sistema estelar Z Canis Majoris (Z CMa). Um objeto intruso – não ligado ao sistema – aproximou-se e interagiu com o ambiente ao redor da protoestrela binária, causando a formação de correntes caóticas e esticadas de poeira e gás no disco que a cerca.

Embora tais eventos de sobrevoo baseados em intrusos tenham sido anteriormente testemunhados com alguma regularidade em simulações de computador de formação de estrelas, poucas observações diretas convincentes foram feitas e, até agora, os eventos permaneceram amplamente teóricos.

“Evidências observacionais de eventos de sobrevoo são difíceis de obter porque esses eventos acontecem rapidamente e é difícil capturá-los em ação. O que fizemos com nossas observações ALMA Band 6 e VLA é equivalente a capturar um raio atingindo uma árvore”, disse Ruobing Dong, astrônomo da Universidade de Victoria, no Canadá, e investigador principal do novo estudo. “Esta descoberta mostra que encontros próximos entre estrelas jovens que abrigam discos acontecem na vida real, e não são apenas situações teóricas vistas em simulações de computador. Estudos observacionais anteriores viram sobrevoos, mas não foram capazes de coletar as evidências abrangentes que conseguimos obter do evento em Z CMa.”

Perturbações, ou distúrbios, como os de Z CMa não são tipicamente causados ​​por intrusos, mas sim por estrelas irmãs crescendo juntas no espaço. Hau-Yu Baobab Liu, astrônomo do Instituto de Astronomia e Astrofísica da Academia Sinica em Taiwan e coautor do artigo, disse: “Na maioria das vezes, as estrelas não se formam isoladamente. Os gêmeos, ou mesmo trigêmeos ou quadrigêmeos, nascidos juntos podem ser atraídos gravitacionalmente e, como resultado, aproximam-se um do outro. Durante esses momentos, algum material nos discos protoplanetários das estrelas pode ser retirado para formar correntes de gás estendidas que fornecem pistas aos astrônomos sobre a história de encontros estelares passados.”

Pela primeira vez, os cientistas capturaram um objeto intruso “invadindo e entrando” em um sistema estelar em desenvolvimento. Combinando observações de luz espalhada (banda H) do Telescópio Subaru (canto superior direito) com observações de emissão contínua de poeira do VLA (banda Ka, 2ª imagem à direita) e receptor de Banda 6 do ALMA (3ª imagem à direita) e a linha 13CO ( canto inferior direito), os cientistas conseguiram obter uma compreensão abrangente de quanta perturbação esse intruso causou, incluindo o desenvolvimento de longos fluxos de gás que se estendem para longe do disco protoplanetário em torno de Z Canis Majoris, uma estrela na constelação de Canis Majoris. Ainda não se sabe quais consequências essas rupturas terão no nascimento de planetas no sistema estelar. 

Nicolás Cuello, astrofísico e bolsista Marie Curie da Université Grenoble Alpes, na França, e coautor do artigo, acrescentou que, no caso de Z CMa, foi a morfologia, ou estrutura, desses fluxos que ajudou os cientistas a identificar e identificar o intruso. “Quando ocorre um encontro estelar, ele causa mudanças na morfologia do disco – espirais, deformações, sombras, etc. – que podem ser consideradas impressões digitais de passagem. Neste caso, olhando com muito cuidado para o disco de Z CMa, revelamos a presença de várias impressões digitais flyby.”

Essas impressões digitais não apenas ajudaram os cientistas a identificar o intruso, mas também os levaram a considerar o que essas interações podem significar para o futuro de Z CMa e os planetas bebês nascendo no sistema, um processo que até agora permaneceu um mistério para os cientistas. “O que sabemos agora com esta nova pesquisa é que os eventos de sobrevoo ocorrem na natureza e que têm grandes impactos nos discos circunstelares gasosos, que são os berços de nascimento dos planetas, em torno das estrelas bebés,” disse Cuello. “Os eventos flyby podem perturbar dramaticamente os discos circunstelares em torno das estrelas participantes, como vimos com a produção de longas serpentinas em torno de Z CMa.”

Liu acrescentou: “Esses perturbadores não apenas causam fluxos gasosos, mas também podem afetar a história térmica das estrelas hospedeiras envolvidas, como Z CMa. Isso pode levar a eventos violentos como explosões de acreção e também impactar o desenvolvimento do sistema estelar geral de maneiras que ainda não observamos ou definimos.”

À medida que as estrelas crescem, elas geralmente interagem com suas estrelas irmãs – estrelas que crescem perto delas no espaço – mas raramente foram observadas interagindo com objetos externos ou intrusos. Os cientistas fizeram agora observações de um objeto intruso perturbando o disco protoplanetário em torno de Z Canis Majoris, uma estrela na constelação de Canis Major, o que pode ter grandes implicações para o desenvolvimento de planetas bebês. Perturbações, incluindo longas correntes de gás, foram observadas em detalhes pelo Telescópio Subaru na banda H, o Karl G. Jansky Very Large Array na banda Ka, e usando o receptor Band 6 do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF), NAOJ

Dong disse que estudar a evolução e o crescimento de sistemas estelares jovens em toda a galáxia ajuda os cientistas a entender melhor a origem do nosso próprio sistema solar. “Estudar esses tipos de eventos oferece uma janela para o passado, incluindo o que pode ter acontecido no desenvolvimento inicial de nosso próprio sistema solar, cuja evidência crítica já se foi há muito tempo. Observar esses eventos ocorrendo em um sistema estelar recém-formado nos fornece as informações necessárias para dizer: ‘Ah-ha! Isso é o que pode ter acontecido com nosso próprio sistema solar há muito tempo. Neste momento, o VLA e o ALMA nos deram a primeira evidência para resolver esse mistério, e as próximas gerações dessas tecnologias abrirão janelas no Universo com as quais ainda sonhamos.”

Os cientistas fizeram o primeiro estudo observacional abrangente de vários comprimentos de onda de um objeto intruso perturbando o disco protoplanetário – ou local de nascimento dos planetas – ao redor da estrela Z Canis Majoris (Z CMa) na constelação de Canis Major. Esta imagem composta inclui dados do Telescópio Subaru, Jansky Very Large Array e Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, revelando em detalhes as perturbações, incluindo longos fluxos de material, feitos no disco protoplanetário de Z CMa pelo objeto intruso. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF), NAOJ

Recentemente, o Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO) recebeu aprovação para o seu Laboratório de Desenvolvimento Central (CDL) para desenvolver uma atualização multimilionária para o receptor Banda 6 do ALMA, e o VLA de próxima geração do Observatório (ngVLA) recebeu forte apoio do astronômico comunidade na Pesquisa Decadal Astro2020. Os avanços tecnológicos para ambos os telescópios levarão a melhores observações e a um aumento potencialmente significativo na descoberta de objetos difíceis de ver, como o intruso estelar de Z CMa. Ambos os projetos são financiados em parte pela National Science Foundation (NSF). “Estas observações destacam a sinergia que pode vir de um instrumento mais novo trabalhando em conjunto com um mais experiente, e quão bom é o receptor ALMA Band 6,” disse o Dr. Joe Pesce, astrofísico e Diretor do Programa ALMA na NSF.