Discos sem planetas

Discos de detritos ao redor de estrelas formam naturalmente estruturas complexas sem a presença de planetas.. Esta imagem mostra a densidade da poeira e o crescimento de uma estrutura em um disco simulado que se espalha por cerca de 100 vezes  mais além de sua estrela do que a órbita da Terra ao redor do Sol.. À esquerda, o disco é visto de um ângulo de 24 graus; à direita, de frente. Cores mais claras mostram maiores concentrações de poeira. I NASA Goddard/JPL-Caltech


Muitas estrelas jovens que abrigam planetas também têm discos contendo poeira e grãos de gelos, partículas produzidas por colisões entre asteroides e cometas que também as orbitam. Esses discos de detritos frequentemente exibem anéis nitidamente definidos ou formas espirais, características que poderiam sinalizar a presença de planetas em órbita. Astrônomos estudam as características do disco como meio de compreender melhor as propriedades físicas de planetas conhecidos e possivelmente descobrir novos outros.

Mas um novo estudo de cientistas da NASA  recomenda cautela ao interpretar anéis e braços espirais como indicadores da presença de novos planetas. Graças às interações entre gás e poeira, um disco de detritos pode, sob as condições ideais, produzir sozinho estreitos anéis — sem necessidade de planetas.

"Quando a massa de gás é aproximadamente igual à  de poeira, ambos interagem de uma maneira que leva à aglomeração da poeira e á formação de padrões," disse o pesquisador principal Wladimir Lyra. "Em essência, o gás conduz a poeira  para estruturas do tipo quer esperaríamos ver se houvesse um planeta presente."

Um artigo descrevendo as descobertas foi publicado na edição de 11 de julho da revista Nature.

A poeira quente dos discos de detritos é facilmente detectável em frequência de luz  infravermelha, mas calcular o conteúdo de gás dos discos é muito mais difícil. Em consequência, os estudos teóricos tendem a se concentrar no papel representado pela poeira e partículas de gelo, prestando relativamente pouca atenção ao componente de gás. Ainda assim, grãos se evaporam e colisões produzem tanto gás como poeira, portanto, em alguma medida, todos os discos de detritos devem conter alguma quantidade de gás.

A coisa funciona assim: Quando a luz ultravioleta de alta energia da estrela central atinge um aglomerado de poeira e grãos de gelo, retira elétrons dessas partículas. Esses elétrons a altas velocidades então colidem com gás próximo e o aquecem.

A pressão crescente do gás modifica a força de arrasto na poeira orbitante, fazendo o aglomerado crescer e aquecer melhor o gás. Essa interação, que os astrônomos chamam de instabilidade fotoelétrica, continua a fluir para baixo em grande quantidade. Os aglomerados crescem, formando arcos, anéis e formas ovais em dezenas de milhares de anos, um tempo relativamente curto comparado a outras forças atuantes em um jovem sistema solar.