Observatório ALMA confirma exoplanetas e mostra anel estelar

Esta imagem mostra uma nova fotografia do anel de poeira em torno da estrela brilhante Fomalhaut, obtida com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). A imagem sobreposta a azul mostra uma fotografia anterior obtida pelo Telescópio Espacial Hubble. A nova imagem do ALMA foi fundamental para a compreensão deste sistema planetário próximo e forneceu pistas importantes de como estes sistemas se formam e evoluem. O ALMA só observou uma parte do anel até agora.[Imagem: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)]

Anel estelar
O observatório móvel ALMA, que ainda está em construção, deu aos astrônomos importantes pistas para a compreensão de um sistema planetário próximo de nós, no sentido de sabermos como é que estes sistemas se formam e evoluem.
Os astrônomos descobriram que os planetas que orbitam a estrela Fomalhaut são muito menores do que o inicialmente suposto.
Este é o primeiro resultado científico publicado correspondente ao primeiro período de observações científicas do ALMA, abertas aos astrônomos de todo o mundo.
A descoberta foi possível graças às imagens extremamente nítidas que o ALMA fez de um disco, ou anel de poeira que orbita a estrela Fomalhaut, situada a cerca de 25 anos-luz da Terra, e ajuda a resolver uma controvérsia que se gerou entre os primeiros observadores deste sistema.
Luas pastoras
As imagens mostram que tanto as bordas interiores como as exteriores do disco de poeira fino estão muito bem delineadas. Este fato, combinado com simulações de computador, levou os cientistas a concluir que as partículas de poeira permanecem no interior do disco devido ao efeito gravitacional de dois planetas - um mais próximo da estrela do que o disco, e outro mais distante.
O efeito de planetas ou luas em manter as bordas de um anel de poeira bem nítidos foi visto pela primeira vez quando a sonda espacial Voyager voou sobre Saturno e obteve imagens detalhadas do sistema de anéis deste planeta.
Em outro exemplo do nosso Sistema Solar, um dos anéis do planeta Urano está claramente confinado pelas luas Cordélia e Ofélia, exatamente do mesmo modo que os observadores ALMA propõem para o anel em torno de Fomalhaut.
As luas que confinam os anéis destes planetas são chamadas "luas pastoras".
Detecção de exoplanetas
Os cálculos também indicam o tamanho provável dos planetas - maiores do que Marte, mas não maiores que algumas vezes o tamanho da Terra. Estes valores são muito menores do que os astrônomos tinham inicialmente pensado.
Em 2008, o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA revelou o planeta interior, quando se pensou ser ele maior do que Saturno, o segundo maior planeta do Sistema Solar. No entanto, observações posteriores com telescópios infravermelhos não conseguiram detectar o planeta.
Esta não-detecção levou alguns astrônomos a duvidarem da presença do planeta na imagem do Hubble. Não ajudou também o fato da imagem visível do Hubble ter detectado muitos grãos de poeira pequenos empurrados para o exterior pela radiação estelar e, portanto, tornando pouco nítida a estrutura do disco de poeira.
As observações do ALMA, em comprimentos de onda maiores que o visível, traçam os grãos de poeira maiores - com cerca de 1 milímetro de diâmetro - que não são deslocados pela radiação estelar. Estes grãos revelam de modo claro as bordas nítidas do disco e a sua estrutura anelar, indicadores do efeito gravitacional dos dois planetas.
"Combinando as observações do ALMA da estrutura anelar com modelos computacionais, podemos impor limites estritos à massa e à órbita de qualquer planeta que se encontre próximo do anel", disse Aaron Boley, da Universidade da Flórida (EUA), que liderou este estudo. "As massas destes planetas devem ser pequenas; do contrário, os planetas destruiriam o anel".
O tamanho pequeno dos planetas explica por que é que não foram detectados anteriormente pelas observações infravermelhas, disse o cientista.

As partículas do anel de poeira são mantidas no seu interior por interações gravitacionais com os planetas. O planeta interior, que se move mais rapidamente, transfere energia às partículas de poeira, fazendo-as mover-se para fora, no sentido da borda interna do disco. O planeta exterior, que se move mais lentamente, retira energia das partículas, fazendo com que elas se desloquem mais para o interior. [Imagem: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/B. Saxton]

Planetas frios
O estudo mostra que a largura do anel é mais ou menos 16 vezes a distância entre o Sol e a Terra, e a sua espessura é apenas um sétimo dessa largura. "O anel é ainda mais estreito e fino do que o que se pensava anteriormente", disse Matthew Payne, também da Universidade da Flórida.
O anel encontra-se a uma distância da estrela de cerca de 140 vezes a distância Terra-Sol. No nosso Sistema Solar, Plutão encontra-se cerca de 40 vezes mais afastado do Sol do que a Terra.
"Devido ao pequeno tamanho dos planetas próximos do anel e à sua grande distância à estrela hospedeira, estes estão entre os planetas mais frios já encontrados orbitando uma estrela de tipo normal", acrescentou Aaron Boley.
Alma completa
Os cientistas observaram o sistema Fomalhaut em Setembro e Outubro de 2011, quando apenas um quarto das 66 antenas do ALMA estavam disponíveis. Quando a construção estiver completa, no próximo ano, o sistema total será muito mais poderoso.
No entanto, ainda na sua fase científica inicial, o ALMA teve já capacidade suficiente para revelar uma estrutura que eludiu anteriores observadores em ondas milimétricas.
"O ALMA pode estar ainda em construção, mas é já o telescópio mais poderoso do seu tipo. Este é apenas o início de uma nova e excitante era no estudo de discos e formação de planetas em torno de outras estrelas", conclui Bill Dent (ALMA, Chile), astrônomo do ESO e membro da equipe.