Cinzas estelar pode ajudar planetas distantes a crescer

Figura 1: Impressão artística da “queda de cinzas” em um disco protoplanetário. As partículas de poeira varridas pelo fluxo bipolar do centro do disco protoplanetário se amontoam na borda externa do disco. Crédito: Universidade de Kagoshima

A primeira simulação 3D do mundo considerando simultaneamente o movimento e o crescimento da poeira em um disco ao redor de uma jovem estrela mostrou que grande poeira da região central pode ser arrastada e ejetada por fluxos de gás e, eventualmente, cair de volta para as regiões externas do disco, onde pode permitir a formação de planetesimal. Esse processo pode ser comparado à “queda de cinzas” vulcânica, onde as cinzas carregadas pelo gás durante uma erupção caem na área ao redor do vulcão. Esses resultados ajudam a explicar as estruturas de poeira observadas em torno das jovens proto-estrelas.

As observações do ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array) revelaram lacunas em discos protoplanetários de gás e poeira em torno de estrelas jovens. Os efeitos gravitacionais dos planetas são considerados uma das razões para a formação desses anéis. No entanto, alguns anéis são vistos ainda mais longe do que a posição de Netuno no Sistema Solar. Nessas distâncias, a poeira, um componente vital para a formação do planeta, deve ser escassa. Além disso, espera-se que a poeira se mova em direção à região central do disco à medida que cresce. Portanto, como os planetas podem se formar nas regiões externas, é um mistério.

Uma equipe de pesquisa liderada por Yusuke Tsukamoto na Universidade de Kagoshima usou ATERUI II, o supercomputador mais poderoso do mundo dedicado a cálculos astronômicos no Observatório Astronômico Nacional do Japão, para realizar a primeira simulação 3D do mundo de movimento e crescimento de poeira em um disco protoplanetário. A equipe descobriu que grandes partículas de poeira crescidas na região central podem ser transportadas perpendicularmente ao disco por fluxos de gás, chamados de saída bipolar, que emergem do disco. Essa poeira então sai do fluxo de saída e a gravidade a puxa de volta para a parte externa do disco. Tsukamoto comenta: “Morando em Kagoshima, à sombra do vulcão ativo Mt. Sakurajima, pensei naturalmente na queda de cinzas vulcânicas quando vi os resultados da simulação.”

Figura 2: Os fluxos de gás (painel esquerdo) e poeira (painel direito). As linhas laranja e vermelha indicam os caminhos do gás e da poeira (linhas de fluxo), respectivamente, e as setas brancas indicam a direção do fluxo. A região amarela representa o disco protoplanetário formado na simulação. Crédito: Yusuke Tsukamoto

A simulação mostra que esta “queda de cinzas estelar” pode enriquecer uma grande quantidade de poeira na região externa do disco protoplanetário e facilitar a formação planetesimal, que pode eventualmente causar a formação de planetas.

Figura 3: Impressão artística da “queda de cinzas” em um disco protoplanetário. (1) A poeira cresce no disco e migra para o centro do disco protoplanetário próximo à protoestrela. (2) Quando a poeira atinge as proximidades da proto-estrela, as partículas de poeira são levantadas verticalmente pelo fluxo de saída do gás. (3) As partículas de poeira são separadas do fluxo de saída pela força centrífuga. (4) A poeira que sai do fluxo cai na borda externa do disco protoplanetário. Crédito: Universidade de Kagoshima

O estudo, intitulado “‘Ashfall’ induzida por fluxo molecular na evolução da protoestrela”, foi publicado no Astrophysical Journal Letters em 15 de outubro de 2021.

Publicado em 17/12/2021 10h47

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