Simulações fornecem uma pista para o mistério dos planetas ausentes

Uma comparação das três fases de formação e deformação do anel encontradas nessas simulações pelo ATERUI II (topo) com exemplos reais observados pelo ALMA (fundo). As linhas pontilhadas na simulação representam as órbitas dos planetas, e as áreas cinza indicam regiões não cobertas pelo domínio computacional da simulação. Na linha superior, os discos protoplanetários simulados são mostrados da esquerda para a direita no início da migração planetária (Fase I), durante a migração planetária (Fase II) e no final da migração planetária (Fase III). Kazuhiro Kanagawa, ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)

A formação de planetas é uma explicação possível para os anéis e lacunas observados em discos de gás e poeira ao redor de estrelas jovens.

Mas essa teoria tem problemas para explicar por que é raro encontrar planetas associados a anéis. Novas simulações de supercomputadores mostram que, depois de criar um anel, um planeta pode se mover e deixar o anel para trás. Isso não apenas reforça a teoria dos planetas para a formação de anéis, as simulações mostram que um planeta em migração pode produzir uma variedade de padrões que correspondem aos realmente observados em discos.

Estrelas jovens são circundadas por discos protoplanetários de gás e poeira. Um dos radiotelescópios mais poderosos do mundo, o ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array), observou uma variedade de padrões de anéis e lacunas mais densos e menos densos nesses discos protoplanetários. Os efeitos gravitacionais dos planetas se formando no disco são uma teoria para explicar essas estruturas, mas as observações posteriores à procura de planetas perto dos anéis não tiveram sucesso.

Nesta pesquisa, uma equipe da Universidade Ibaraki, da Universidade Kogakuin e da Universidade Tohoku no Japão usou o supercomputador mais poderoso do mundo dedicado à astronomia, ATERUI II no Observatório Astronômico Nacional do Japão, para simular o caso de um planeta se afastando de sua formação inicial local. Seus resultados mostraram que em um disco de baixa viscosidade, um anel formado na localização inicial de um planeta não se move enquanto o planeta migra para dentro. A equipe identificou três fases distintas. Na Fase I, o anel inicial permanece intacto enquanto o planeta se move para dentro. Na Fase II, o anel inicial começa a se deformar e um segundo anel começa a se formar na nova localização do planeta. Na Fase III, o anel inicial desaparece e apenas o último permanece.

Esses resultados ajudam a explicar por que os planetas raramente são observados perto dos anéis externos, e as três fases identificadas nas simulações combinam bem com os padrões observados nos anéis reais. Observações de alta resolução de telescópios de próxima geração, que serão mais capazes de pesquisar planetas próximos à estrela central, ajudarão a determinar o quão bem essas simulações correspondem à realidade.

Esses resultados apareceram como K.D. Kanagawa et al. “Anéis de poeira como uma pegada da formação de planetas em um disco protoplanetário” no The Astrophysical Journal em 12 de novembro de 2021.

Publicado em 15/11/2021 14h09

Artigo original:

Estudo original: