O Observatório Europeu do Sul (ESO) divulgou uma impressionante coleção de imagens dos discos circunstelares que cercam jovens estrelas. As imagens foram capturadas com o instrumento SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) no Very Large Telescope (VLT) do ESO no Chile. Estamos vendo imagens de discos circunstanciais há algum tempo, mas essa coleção revela a fascinante variedade de formas e tamanhos que esses discos podem ter.
Temos um modelo amplamente aceito de formação de estrelas, apoiado por amplas evidências, incluindo imagens como estas do ESO. O modelo começa com uma nuvem de gás e poeira chamada nuvem molecular gigante. Dentro dessa nuvem, um bolso de gás e poeira começa a se fundir. Eventualmente, à medida que a gravidade faz com que o material caia para dentro, a bolsa se torna mais maciça e exerce ainda mais força gravitacional. Mais gás e poeira continuam sendo consumidos.
O material que cai também dá um momento angular ao bolsão, o que causa rotação. Uma vez acumulado material suficiente, a fusão inflama e nasce uma estrela. Nesse ponto, existe uma estrela protetora dentro da nuvem, com gás e poeira não utilizados permanecendo em um anel rotativo ao redor da estrela protetora. O anel rotativo que sobra é chamado de disco circunstelar, do qual os planetas acabam se formando.
Existem outras imagens de discos circunstelares, mas eles foram difíceis de capturar. Para criar uma imagem de qualquer quantidade de detalhes nos discos, é necessário bloquear a luz da estrela no centro do disco. É aí que entra o SPHERE.
O SPHERE foi adicionado ao Very Large Telescope do ESO em 2014. Seu principal trabalho é criar imagens exoplanetas diretamente, mas também tem a capacidade de capturar imagens de discos circunstelares. Para isso, separa dois tipos de luz: polarizada e não polarizada.
A luz vinda diretamente de uma estrela - nessas imagens, uma jovem estrela ainda cercada por um disco circunstancial - não é polarizada. Mas uma vez que a luz das estrelas é espalhada pelo material no próprio disco, a luz se torna polarizada. SPHERE, como o próprio nome sugere, é capaz de separar os dois tipos de luz e isolar apenas a luz do disco. É assim que o instrumento captura imagens tão fascinantes dos discos.
Desde que ficou claro que os exoplanetas não são raros, e que a maioria das estrelas - talvez todas as estrelas - tem planetas orbitando-os, entender a formação do sistema solar tornou-se um assunto importante. O problema é que não podemos ver isso acontecendo em tempo real. Podemos olhar para o nosso próprio sistema solar e outros totalmente formados e adivinhar como eles se formaram. Mas a formação do planeta está oculta dentro desses disss circunstanciais. A visualização desses discos é crucial para entender o vínculo entre as propriedades do próprio disco e os planetas que se formam no sistema.
Os discos gravados nesta coleção são principalmente de um estudo chamado DARTTS-S (Discound ARound T Tauri Stars with SPHERE). As estrelas T Tauri são estrelas jovens com menos de 10 milhões de anos. Nessa idade, os planetas ainda estão em processo de formação. As estrelas variam de 230 a 550 anos-luz de distância da Terra. Em termos astronômicos, isso é bem próximo. Mas a luz ofuscante das estrelas ainda dificulta a captura da luz fraca dos discos.
Uma das imagens não é uma estrela do T Tauri e não é do estudo DARTTS-S. O disco ao redor da estrela GSC 07396-00759, na imagem acima, é realmente da pesquisa SHINE (pesquisa por infravermelho SpHere IN para exoplanetas), embora as imagens em si tenham sido capturadas com SPHERE. O GSC 07396-00759 é uma estrela vermelha que faz parte de um sistema de estrelas múltiplas que fazia parte do estudo DARTTS-S. O mais intrigante é que a estrela vermelha tem a mesma idade que a estrela T TAURI no mesmo sistema, mas o anel ao redor da estrela vermelha é muito mais evoluído. Por que os dois discos em torno de duas estrelas da mesma idade são tão diferentes um do outro em termos de escala de tempo e evolução é um enigma, e é uma das razões pelas quais os astrônomos querem estudar esses discos muito mais de perto.
Podemos estudar nosso próprio sistema solar e observar as posições e características dos planetas, o cinturão de asteróides e o cinturão de Kuiper. A partir disso, podemos tentar adivinhar como tudo se formou, mas nossa única chance de entender como tudo aconteceu foi olhar para outros sistemas solares mais jovens, à medida que se formam.
O instrumento SPHERE e outros instrumentos futuros, como o Telescópio Espacial James Webb, nos permitirão examinar os discos circunstanciais ao redor de outras estrelas e mostrar os detalhes da formação planetária. Essas novas imagens da SPHERE são uma amostra tentadora dos detalhes e da variedade que podemos esperar ver.
