Vimos o nascimento de um planeta cinco vezes maior que Júpiter: a impressionante imagem do VLT que já se tornou parte da história da astronomia

Uma equipe internacional de astrônomos realizou o que equivale a um ultrassom cósmico: eles obtiveram a primeira imagem de um planeta gigante gasoso em plena formação, incrustado em um disco de poeira e gás com múltiplos anéis. O sistema, chamado WISPIT 2b, tornou-se da noite para o dia o laboratório perfeito para entender como os planetas nascem, incluindo, talvez, o nosso Júpiter.

Uma fotografia capturada no momento perfeito

A descoberta, publicada em dois artigos simultâneos no The Astrophysical Journal Letters, não só nos mostra o planeta WISPIT 2b, um gigante com cerca de cinco vezes a massa de Júpiter, como também o "pegou em flagrante".

Eles o detectaram emitindo o brilho característico de hidrogênio superaquecido, prova definitiva de que ele está atraindo ativamente material do disco circundante para continuar crescendo. E como se não bastasse, há indícios de um segundo planeta, ainda mais massivo.

Um disco de vinil cósmico

A primeira peça deste quebra-cabeça vem do instrumento SPHERE, instalado no Very Large Telescope (VLT), no Chile, onde observaram a estrela WISPIT 2, uma jovem análoga solar (com apenas cinco milhões de anos) localizada a cerca de 133 anos-luz de distância. O que encontraram foi espetacular: um vasto disco protoplanetário medindo 380 unidades astronômicas (UA) estruturado em quatro anéis concêntricos, como as ranhuras de um disco de vinil.

A teoria da formação planetária prevê que planetas massivos, ao orbitarem sua estrela, "limpam" gravitacionalmente seu caminho, criando lacunas no disco de gás e poeira. E precisamente na lacuna mais proeminente entre o segundo e o terceiro anéis, a cerca de 57 UA de sua estrela, havia um ponto de luz: WISPIT 2b.

Uma descoberta que eles tiveram que reconfirmar

Para garantir que não se tratava de uma estrela de fundo distante, a equipe fez observações em quatro momentos diferentes ao longo de quase dois anos. Os resultados foram conclusivos: o objeto se movia ao lado da estrela, seguindo uma órbita kepleriana consistente com sua posição na lacuna do disco.

A análise de seu brilho em diferentes comprimentos de onda infravermelhos (bandas H e Ks) permitiu estimar sua massa em aproximadamente 4,9 vezes a de Júpiter. Esta é a primeira detecção inequívoca de um planeta em um disco com múltiplos anéis, confirmando diretamente a interação entre o planeta e seu disco.

Uma segunda prova definitiva

Se a primeira investigação foi a foto do crime, a segunda, liderada por Laird M. Close, é a confissão gravada em vídeo. Usando o avançado sistema de óptica adaptativa MagAO-X do Telescópio Magalhães, também no Chile, eles observaram o sistema em um comprimento de onda muito específico: H-alfa (656,3 nm).

Essa emissão é uma assinatura inconfundível da acreção, o processo pelo qual um planeta extrai gás de seu entorno. À medida que o gás hidrogênio cai em direção ao planeta, ele se comprime e aquece a milhares de graus, emitindo um brilho avermelhado característico. E o WISPT 2b brilhava intensamente em H-alfa.

Já conhecemos sua taxa de crescimento

Essa detecção não só confirma, sem sombra de dúvida, que o WISPIT 2b é um protoplaneta em crescimento, como também permitiu à equipe calcular a taxa de acreção de matéria: 2,25 × 10−12 massas solares por ano. Trata-se de uma taxa lenta, porém constante, que nos oferece uma janela única para os estágios finais da formação de um gigante gasoso.

Essa descoberta faz do WISPIT 2b um dos poucos protoplanetas (junto com os famosos PDS 70b e c) para os quais há evidências diretas de acreção, ou seja, que eles crescem gradualmente usando matéria externa.

Um segundo planeta e um mistério de inclinação

As surpresas não param por aí. Dados de alta resolução da equipe MagAO-X revelaram um segundo objeto candidato muito mais próximo da estrela, a cerca de 15 UA. Chamado de CC1 (Companheiro Próximo 1), este objeto é extremamente vermelho e seu brilho é consistente com um planeta com cerca de nove vezes a massa de Júpiter.

Além disso, os pesquisadores notaram uma curiosa coincidência estatística. Incluindo o WISPIT 2b, existem agora quatro sistemas protoplanetários detectados por sua emissão H-alfa. Surpreendentemente, todos eles têm uma inclinação muito semelhante em relação à nossa linha de visão (entre 37° e 52°). A probabilidade de isso ocorrer apenas por acaso é de apenas 1% (um nível de significância de 2,6 σ).

Por que o WISPIT 2b é tão importante?

Há várias razões para isso. A primeira é que ele demonstra visualmente que planetas gigantes gasosos podem se formar a grandes distâncias de suas estrelas e que são responsáveis ​​por esculpir as lacunas nos discos protoplanetários. Mas o interessante é que ele se tornou um laboratório único, pois, sendo um sistema tão "limpo" e bem definido, permite que as interações planeta-disco sejam estudadas com detalhes sem precedentes.

Um análogo do nosso passado

A estrela é semelhante ao nosso Sol em sua infância, então estudar o WISPIT 2 é como olhar para um instantâneo de como nosso próprio sistema solar pode ter se formado. É por isso que o próximo passo será mirar no WISPIT 2b com o Telescópio Espacial James Webb e o observatório ALMA. Isso nos permitirá analisar a atmosfera do planeta e explorar os segredos químicos que ele pode conter.