Um novo estudo da Universidade de Warwick demonstra o impacto da passagem de estrelas, estrelas binárias desalinhadas e nuvens de gás na formação de planetas nos primeiros sistemas estelares.
Os cientistas modelaram como eventos cósmicos como esses podem deformar discos protoplanetários, os locais de nascimento dos planetas, na evolução inicial dos sistemas solares. Seus resultados foram publicados hoje no Astrophysical Journal em um estudo financiado pela Royal Society e pelo Conselho de Pesquisa em Engenharia e Ciências Físicas, parte da Pesquisa e Inovação do Reino Unido.
Os sistemas solares são formados a partir de discos protoplanetários, enormes nuvens giratórias de gás e poeira que eventualmente se fundirão na variedade de planetas que vemos no Universo. Quando esses discos são jovens, eles formam estruturas espirais, com toda a poeira e material arrastados para braços densos pelo efeito gravitacional maciço da rotação do disco.
Mas os astrônomos encontraram um número surpreendente de discos protoplanetários que, apesar de serem suficientemente grandes para ter uma estrutura espiral, não mostram evidências de um. A equipe da Universidade de Warwick está investigando o que pode impedir que um disco forme uma estrutura espiral.
O estudante de doutorado Sahl Rowther, do Departamento de Física da Universidade, criou uma simulação hidrodinâmica tridimensional de um disco autogravitante normal e plano usando uma técnica chamada hidrodinâmica de partículas suavizadas. Para isso, ele adicionou diferentes níveis de curvatura ao disco para deformá-lo, para estudar o impacto na estrutura espiral do disco. Em todas as urdiduras, exceto nas menores, a estrutura espiral desapareceu.
A estrutura espiral em um disco protoplanetário é vital para a formação de planetas através da instabilidade gravitacional e os resultados melhoram nossa compreensão de como os sistemas solares evoluem.
A coautora Dra Rebecca Nealon, Stephen Hawking Fellow no Departamento de Física, disse: “As dobras inibirão a formação de planetas através da Instabilidade Gravitacional, no sentido de que essas estruturas espirais, que se fragmentam em aglomerados que eventualmente formam planetas, são onde a estrutura do disco será interrompido. Qualquer coisa que perturbe essa estrutura espiral torna mais difícil que essa aglomeração ocorra e mais difícil para os planetas se formarem via Instabilidade Gravitacional”.
Os cientistas explicam que a dobra aquece o disco induzindo pequenas perturbações na velocidade do gás à medida que orbita. O gás precisa estar frio para se aglomerar, então, ao aquecer o disco, a estrutura do braço espiral é eliminada.
Existem várias maneiras pelas quais um disco protoplanetário pode ser deformado. Alguns exemplos incluem; se um objeto grande, como uma estrela, passar por perto em um encontro rasante; se o disco envolve um sistema estelar binário que orbita fora do alinhamento do disco; ou se uma fonte próxima de gás se acumular no disco.
Nos últimos anos, as evidências de discos protoplanetários deformados aumentaram significativamente, sugerindo que eles são mais comuns no Universo do que se pensava anteriormente. Também fornece uma explicação potencial para o grande número de discos protoplanetários massivos que não mostram uma estrutura espiral.
Nealon acrescenta: “Normalmente pensamos nesses discos se formando isoladamente, mas esse não é realmente o caso. É uma vizinhança caótica, com muitas estrelas por perto, e você pode ter uma estrela que passa por perto e essa interação gravitacional é suficiente para causar essa deformação.
?Uma vez que começamos a obter observações de discos distorcidos, tivemos que começar a considerar distorções em nossa modelagem. Precisamos de uma maior consideração das deformações na evolução do disco protoplanetário e entender que as deformações podem afetar os mecanismos e a física da evolução do disco existente. Precisamos considerar como as deformações afetam todos os fatores na formação planetária.”
Sahl Rowther disse: ?Este estudo combina dois efeitos físicos que não foram combinados antes, a física dos discos autogravitantes com a dobra. Isso é importante porque os discos autogravitantes são estudados há algum tempo e é um campo bem estabelecido. Warps são uma ideia muito mais recente.
“Nós modelamos isso da maneira mais simples possível para nos permitir ter certeza sobre o que fizemos e demonstrá-lo facilmente.”
Publicado em 07/02/2022 07h12
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