Instabilidade Gravitacional e Formação de Planetas em V960 Mon
Novas descobertas sobre V960 Mon esclarecem como os planetas se formam através da instabilidade gravitacional.
― 7 min ler
A formação de planetas é um processo bem complicado. Os cientistas sugeriram duas maneiras principais de como os planetas podem se formar: a Acreção do Núcleo e a Instabilidade Gravitacional. Enquanto a acreção do núcleo envolve partículas de poeira se grudando e juntando gás ao longo do tempo, a instabilidade gravitacional sugere que grandes regiões em um disco de gás e poeira podem ficar instáveis e colapsar para formar planetas.
Recentemente, a instabilidade gravitacional ganhou destaque porque pode explicar a formação de planetas em casos onde a acreção do núcleo não rola. Tem pouca observação de discos se quebrando para formar planetas, fazendo da instabilidade gravitacional uma explicação atraente para a formação de planetas em certas condições.
O Foco em V960 Mon
V960 Mon é uma estrela jovem que passou por um aumento dramático de brilho, chamado de erupção. Essa erupção dá uma chance única de estudar as condições ao redor de estrelas assim. Usando técnicas avançadas de imagem, os pesquisadores observaram V960 Mon e encontraram uma grande estrutura complexa de luz ao seu redor, que inclui braços espirais.
Essas descobertas fizeram os cientistas olharem mais profundamente em dados arquivados coletados pelo Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Eles descobriram vários pontos brilhantes ao longo dos braços espirais, indicando possíveis aglomerados de material. Esses aglomerados sugerem que a instabilidade gravitacional pode estar acontecendo em uma escala relevante para a formação de planetas.
Observações de V960 Mon
Nas observações de V960 Mon, os pesquisadores usaram um tipo de imagem chamado polarimetria, que permite ver como a luz é espalhada ao redor da estrela. Eles notaram que há estruturas espirais se estendendo por milhares de unidades astronômicas, dando pistas sobre os processos acontecendo no disco ao redor da estrela.
Os padrões de luz observados sugerem que esses espirais podem ser resultado da acumulação de poeira por causa de efeitos gravitacionais. Os braços espirais se alinham com áreas onde as emissões brilhantes foram detectadas, apoiando a ideia de que essas estruturas estão ativamente formando aglomerados.
Conectando Observações à Formação de Planetas
A descoberta desses aglomerados e seu alinhamento com estruturas espirais ao redor de V960 Mon oferece insights importantes sobre como os planetas podem se formar. Os aglomerados observados nos dados sugerem que a instabilidade gravitacional está em ação. Se esses aglomerados são feitos de materiais que podem se juntar em corpos maiores, então eles podem contribuir para a formação de planetas.
Os pesquisadores estimaram que as massas desses aglomerados são várias vezes a da Terra. Encontrar tais massas nas regiões certas indica que as condições podem ser favoráveis para a formação planetária. O estudo de V960 Mon permite que os pesquisadores considerem as implicações dessas descobertas para entender como os planetas surgem.
O Papel da Instabilidade Gravitacional
A instabilidade gravitacional em Discos Protoplanetários é um fator essencial nesse contexto. Quando muito material se acumula em uma área do disco, a gravidade puxa tudo para perto, levando a um colapso. Esse fenômeno pode criar várias estruturas, como braços espirais e aglomerados densos, como visto em V960 Mon.
Todo o processo começa com certas condições no disco, incluindo a temperatura e a densidade do material. Quando essas condições atingem um certo limite, partes do disco podem não conseguir se manter unidas, levando à fragmentação. Modelos teóricos sugerem que essas situações podem criar características semelhantes às que os pesquisadores observaram ao redor de V960 Mon.
A Importância das Estrelas FU Orionis
Estrelas FU Orionis, como V960 Mon, são objetos transitórios que fornecem pistas importantes sobre os estágios iniciais da formação de estrelas e planetas. Elas passam por erupções que aumentam significativamente seu brilho e mudam o ambiente ao redor. Essas estrelas servem como laboratórios naturais para os cientistas estudarem os processos que levam à formação de planetas.
Um dos aspectos significativos das estrelas FU Orionis é a capacidade delas de iluminar o material ao redor. Quando a estrela central de repente se torna mais brilhante, ela aquece o gás e a poeira ao redor, facilitando a observação e análise das estruturas presentes.
Estruturas Espirais em Discos Protoplanetários
Estruturas espirais observadas em discos protoplanetários não são exclusivas de V960 Mon. Muitos outros sistemas estelares jovens apresentam características semelhantes, levando os cientistas a explorar suas origens. As variações no tamanho, número e forma desses espirais sugerem diferentes mecanismos físicos em ação, como instabilidade gravitacional ou influências externas.
Compreender as origens desses espirais pode ajudar os pesquisadores a identificar como o material se comporta em ambientes variados. A presença de uma estrela companheira massiva ou outras forças externas também pode influenciar a forma do disco e a formação de estruturas como espirais.
O Futuro dos Aglomerados e Seu Destino
Quanto ao que acontece com os aglomerados formados através da instabilidade gravitacional, existem várias possibilidades. Alguns aglomerados podem se desintegrar de volta no material ao redor após um tempo curto, enquanto outros podem se fundir em corpos maiores, levando à formação de planetas.
Vários estudos examinaram os possíveis resultados desses aglomerados, focando em como eles interagem entre si e com o ambiente ao redor. À medida que alguns aglomerados se fundem, eles podem levar a uma rápida acreção em uma estrela central, causando explosões de energia.
O Caso da Erupção de V960 Mon
O momento da erupção de V960 Mon é significativo, pois coincide com as observações de aglomerados e estruturas espirais. Essa conexão sugere que a erupção pode desencadear os processos que levam à formação de planetas. Compreender essa relação pode esclarecer a dinâmica de objetos estelares jovens e como eles influenciam seus arredores.
Os pesquisadores estão ansiosos para estudar mais estrelas FU Orionis e os materiais ao seu redor durante eventos de erupção para coletar mais evidências. Analisando as características nesses ambientes, os cientistas podem aprofundar seu entendimento dos mecanismos por trás da formação de planetas.
Conclusão e Implicações para a Formação de Planetas
As observações ao redor de V960 Mon abrem novas possibilidades para entender a formação de planetas. As estruturas intrincadas reveladas através de técnicas de imagem demonstram que a instabilidade gravitacional pode contribuir significativamente para a formação de planetas em discos protoplanetários.
À medida que os cientistas continuam a estudar os ambientes ao redor de estrelas jovens, é provável que descubram mais insights sobre como os planetas se formam e os papéis que diferentes processos desempenham. Futuras observações de estrelas semelhantes serão cruciais para reforçar ou desafiar teorias atuais, expandindo nossa compreensão do cosmos e das origens dos sistemas planetários.
Analisando objetos como V960 Mon, os pesquisadores podem juntar as peças do quebra-cabeça de como nosso próprio sistema solar pode ter se formado, fornecendo um contexto mais amplo para o nosso lugar no universo. Esse esforço contínuo não só nos ajudará a entender como os planetas nascem, mas também como eles evoluem ao longo do tempo e quais condições levam à criação de sistemas complexos que podem suportar a vida.
Título: Spirals and clumps in V960 Mon: signs of planet formation via gravitational instability around an FU Ori star?
Resumo: The formation of giant planets has traditionally been divided into two pathways: core accretion and gravitational instability. However, in recent years, gravitational instability has become less favored, primarily due to the scarcity of observations of fragmented protoplanetary disks around young stars and low occurrence rate of massive planets on very wide orbits. In this study, we present a SPHERE/IRDIS polarized light observation of the young outbursting object V960 Mon. The image reveals a vast structure of intricately shaped scattered light with several spiral arms. This finding motivated a re-analysis of archival ALMA 1.3 mm data acquired just two years after the onset of the outburst of V960 Mon. In these data, we discover several clumps of continuum emission aligned along a spiral arm that coincides with the scattered light structure. We interpret the localized emission as fragments formed from a spiral arm under gravitational collapse. Estimating the mass of solids within these clumps to be of several Earth masses, we suggest this observation to be the first evidence of gravitational instability occurring on planetary scales. This study discusses the significance of this finding for planet formation and its potential connection with the outbursting state of V960 Mon.
Autores: P. Weber, S. Pérez, A. Zurlo, J. Miley, A. Hales, L. Cieza, D. Principe, M. Cárcamo, A. Garufi, Á. Kóspál, M. Takami, J. Kastner, Z. Zhu, J. Williams
Última atualização: 2023-07-25 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2307.13433
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2307.13433
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.
Obrigado ao arxiv pela utilização da sua interoperabilidade de acesso aberto.
Ligações de referência
- https://www.cosmos.esa.int/gaia
- https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/dpac/consortium
- https://github.com/yemsnucleus/V960_Mon_ApJL
- https://github.com/yemsnucleus/V960
- https://doi.org/#1
- https://ascl.net/#1
- https://arxiv.org/abs/#1
- https://doi.org/10.1016/j.ascom.2017.11.003
- https://github.com/jjtobin/auto_selfcal
- https://github.com/jjtobin/auto
- https://github.com/miguelcarcamov/gpuvmem
- https://www.ctan.org/pkg/natbib