James Webb detecta um campo de asteroides pela primeira vez – Sciencetimes

O que é um disco de poeira?

A ideia de discos de poeira em torno de estrelas ou discos protoplanetários remonta ao final do século XVIII. Astrônomos, mas mais conhecidos como filósofos, Dr. Immanuel Kant e o professor Pierre Simon, Marquês de Laplace, descobriram que uma nuvem de gás em colapso gira sob a gravidade em velocidades muito altas e forma um disco. O corpo celeste em forma de disco acima e a teoria de que planetas e satélites foram formados devido a seus remanescentes. Como resultado, quando a teoria acima é comparada com base na teoria da astronomia e observação modernas, essa teoria se encaixa muito bem em uma estrutura ampla.

Com o tempo, se o gás no disco protoplanetário se dissipar e desaparecer por algum motivo, o disco evolui para um disco empoeirado que se aproxima do último estágio de desenvolvimento do sistema solar e passa a maior parte de sua vida. Neste momento, a maioria dos planetas do sistema solar se formou ou está em processo final de evolução, e alguns pequenos planetas ou objetos do tamanho de satélites que não se tornaram planetas marinhos colidem devido à falta de gás, resultando em muitos poeira menor. . O disco cheio de poeira acima é chamado de disco de poeira.

Observe o primeiro disco de poeira

A poeira no disco de poeira também está livre para interagir com a luz solar devido às suas condições de gás muito baixas. Em particular, a pequena poeira acima tem uma área de superfície muito grande em comparação com sua massa e é caracterizada por sua capacidade de reter a temperatura, de modo que absorve os raios solares e os irradia novamente ou espalha diretamente a luz solar e a luz refletida chega à nossa área. olhos. Através dela podemos saber a presença de poeira.

Em particular, a maior parte do processo de espalhamento ocorre na luz visível ou no infravermelho próximo, mas a luz da estrela-mãe é muito mais forte nesses comprimentos de onda, dificultando a detecção da presença de discos de poeira. No entanto, a luz reemitida da poeira está a uma temperatura ligeiramente inferior à da estrela-mãe, por isso brilha intensamente no comprimento de onda do infravermelho distante. Isso revelou pela primeira vez a presença de discos de poeira há cerca de 40 anos, com observações do Infrared Astronomy Satellite (IRAS) da NASA. Isso é chamado de “excesso de infravermelho” ou “fenômeno Vega”.

Graças às contribuições do Telescópio Espacial Hubble, do Observatório Espacial Hersel (HSO) e do radiotelescópio ALMA, a observação direta do disco de poeira agora é possível.

Por que as pastilhas de pó são importantes?

Conforme descrito acima, o disco de poeira não aparece até que um período de tempo razoável tenha passado e a maior parte da formação do planeta tenha sido concluída. Portanto, a descoberta de discos de poeira às vezes pode ter muito a ver com a descoberta da vida. Em particular, os exoplanetas orbitando sua estrela-mãe a uma distância difícil de encontrar, mesmo com os métodos atuais de busca de exoplanetas, podem ser confirmados indiretamente pela observação do disco de poeira acima.

Discos de poeira no sistema solar

Pelo menos dois discos de poeira são conhecidos em nosso sistema solar. O primeiro disco de poeira é o cinturão de asteroides (ou cinturão de asteroides) entre Marte e Júpiter que se sabe ter se tornado um disco de poeira porque a gravidade de Júpiter o impediu de se tornar um planeta, e este é o Cinturão de Edgeworth Kuiper (EKB). Além disso, a Nuvem de Oort, lar de cometas que são um hipotético corpo celeste, também é conhecida como disco de poeira.

Podemos observar discos de poeira em sistemas solares extraterrestres com bastante frequência. No caso de estrelas de meia-idade, observou-se que pelo menos um quinto de todas as estrelas possuem discos de poeira (principalmente pelo fenômeno do excesso de radiação infravermelha). No entanto, pode ser apenas uma questão de sensibilidade do telescópio. Isso ocorre porque, à medida que o poder do telescópio se expande, ele pode detectar mais discos de poeira. Por exemplo, se você olhar para o nosso sistema solar com a tecnologia humana atual de um sistema solar extraterrestre, não encontrará um disco de poeira em nosso sistema solar. Isso ocorre porque o brilho do Cinturão de Kuiper, ou cinturão de asteróides, é muito baixo.

Observar discos de poeira próximos ao sol é particularmente desafiador. Até agora, os humanos não haviam observado diretamente a existência de um “cinturão de asteróides” extraterrestre no sistema solar interno. Isso, é claro, até o lançamento de James Webb.

O disco de poeira da jovem estrela Fomalhaut

O disco de poeira mais famoso descoberto até agora é o disco de Fomalhaut (árabe: “فُمْ اَلَََْتْ significando a boca do peixe”), uma jovem estrela brilhante na constelação austral de Peixes. O disco de poeira acima é mais famoso porque foi um dos primeiros discos de poeira totalmente visíveis, mas acima de tudo porque está relativamente perto da Terra (cerca de 25 anos-luz de distância) e pode ser observado em detalhes com um campo de visão muito grande. .

Outras características notáveis ​​incluem o disco empoeirado de Epsilon Eridani, que fica perto da estrela acima.

É diferente quando James Webb aparece.

Já sabemos que é diferente quando James Webb aparece. No entanto, não foi fácil prever o quão eficaz seria a aplicação de um telescópio especializado em luz infravermelha na observação de corpos celestes que brilham intensamente na luz infravermelha. Isso ocorre porque, até hoje, nenhum telescópio infravermelho foi tão sensível quanto o de James Webb. Os resultados foram muito melhores e mais surpreendentes do que o esperado.

As observações de James Webb sobre o disco de poeira de Fomalhaut foram realmente bastante chocantes. James Webb notou a maior parte da poeira quente ao redor de Fomalhaut porque foi a primeira observação do “cinturão de asteróides” extraterrestre, um disco de poeira muito próximo ao Sol. O Telescópio Espacial Hubble, o Observatório Espacial Herschel e o radiotelescópio ALMA obtiveram imagens nítidas do cinturão externo, mas nenhum dos telescópios detectou quaisquer estruturas internas.

E isso não é tudo. James Webb descobriu que a estrutura da poeira no disco de poeira do sistema solar acima é surpreendentemente mais complexa do que no cinturão de asteróides do nosso sistema solar ou no cinturão de Kuiper. Especificamente, encontrou três cinturões sobrepostos que se estendem por 23 bilhões de quilômetros da estrela, 150 vezes a distância da Terra ao Sol. Em particular, o cinturão externo tem o dobro do tamanho do cinturão de Kuiper do sistema solar, que consiste em pequenos corpos e poeira fria além de Netuno.

O sistema Fomalhaut é semelhante em estrutura ao sistema solar

O professor Andras Gaspar, da Universidade do Arizona, que liderou as observações acima, explica que queria descrever o disco como um arquétipo de discos de poeira em nosso sistema solar. Isso ocorre porque a estrutura do sistema estelar acima é muito semelhante à do nosso sistema solar. Observar os padrões dos anéis de poeira pode fornecer informações gerais sobre a estrutura dos discos de poeira, explica o Dr. Gaspard, e um olhar mais atento pode revelar como os planetas se formaram e evoluíram.

Dr. Schuyler Wolf, que esteve envolvido no estudo, explica que James Webb se destaca em sua capacidade de observar diretamente a re-radiação de calor da poeira na região interna do sistema solar. Isso explica a sensibilidade bem detalhada de James Webb. As regiões internas do sistema solar brilham em comprimentos de onda mais curtos por causa das temperaturas mais altas, porque a reemissão do calor da poeira no comprimento de onda de James Webb é muito baixa. Em última análise, através dele, é possível ver a estrutura interna da cintura que nunca foi vista antes.

Dr. Wolf confirma que Hubble e Herschel foram capazes de observar vários cinturões de Kuiper no sistema solar fora do planeta semelhante ao disco de poeira em nosso sistema solar, e agora, através de James Webb, um cinturão de asteróides extraterrestre semelhante ao nosso sistema solar pode ser observado. James Webb também explica que, assim como o telescópio ALMA observou em detalhes a região externa fria do disco, ele também pode observar em detalhes a região interna mais quente do disco.

O primeiro anel de poeira observado no sistema estelar acima é provavelmente o resultado da poeira sendo puxada pela gravidade de um planeta invisível. Isso é semelhante a olhar para o sistema solar, onde Júpiter é cercado pelo cinturão de asteróides e acredita-se que o cinturão de Kuiper mais interno tenha sido esculpido por Netuno, o último (até agora) planeta em nosso sistema solar.

Eu encontrei uma enorme nuvem de poeira

Curiosamente, observações anteriores levaram à descoberta de um pequeno objeto esférico chamado “nuvem de poeira gigante”. O professor Gaspard explica que isso pode ter sido criado na forma de uma nuvem estendida de partículas de poeira muito finas devido à colisão de dois protoplanetas (ou corpos gelados) no anel externo. Isso ocorre porque é um planeta que foi descoberto pela primeira vez pelo telescópio Hubble em 2008 e é diferente do objeto suspeito (como resultado de observações em 2014, espera-se que o objeto acima tenha desaparecido). Obviamente, o autor explicou que a possibilidade de o objeto acima ser uma galáxia de fundo não pode ser descartada.

Outro astrônomo que liderou o estudo, o professor George Rick, do Arizona, descreveu o cinturão de asteróides em torno de Fomalhaut como uma história de detetive. Ele disse que estava muito curioso sobre onde o planeta poderia estar e como isso poderia mudar a estrutura do disco de poeira, e pensou que não seria um grande salto prever a presença de planetas interessantes ao redor da estrela.

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