Em uma descoberta inovadora, uma equipe de pesquisa internacional, incluindo cientistas com laços com a Universidade de Michigan, testemunhou os momentos mais iniciais já vistos de planetas começando a se formar ao redor de uma estrela fora do nosso sistema solar.

Essa descoberta marca a primeira vez que um sistema planetário é identificado em um estágio tão inicial de formação e abre uma janela para o passado do nosso próprio sistema solar.

Este sistema planetário recém-nascido está emergindo ao redor da jovem estrela HOPS-315, que está a cerca de 1.300 anos-luz da Terra. Ao redor de estrelas tão jovens, os astrônomos frequentemente veem discos de gás e poeira conhecidos como discos protoplanetários, que são os berçários de novos planetas.

Usando o telescópio espacial JWST e o Atacama Large Millimeter Array, ou ALMA, no Chile, os pesquisadores observaram sinais de poeira e gás se unindo para formar sólidos. Esses sólidos então se ligam, crescendo primeiro em “planetesimais” — sementes de planetas — que então crescem ao longo do tempo para se tornarem planetas.

“Este processo nunca foi visto antes em um disco protoplanetário—ou em qualquer lugar fora do nosso sistema solar,” disse Edwin Bergin, coautor do novo estudo e professor de astronomia da U-M.

Apesar de já terem observado discos com planetas jovens, o surgimento efetivo de um planeta era algo nunca antes visto. Sabendo exatamente o que buscar, a equipe finalmente conseguiu flagrar os primeiros sopros de vida de um novo mundo.

“Sempre soubemos que as primeiras partes sólidas dos planetas, ou planetesimais, devem se formar mais cedo no tempo, em estágios anteriores”, disse Melissa McClure, autora principal do estudo e professora assistente da Universidade de Leiden, na Holanda. McClure também obteve seu doutorado na U-M em 2015.

Agora, pesquisadores representando oito instituições de cinco países combinaram os poderes do JWST e do ALMA para tirar “uma foto do sistema solar bebê”, disse a coautora Merel van ‘t Hoff, que iniciou o projeto como pesquisadora de pós-doutorado na U-M e agora é professora assistente na Universidade de Purdue.

“Este sistema é um dos melhores que conhecemos para realmente investigar alguns dos processos que aconteceram em nosso sistema solar”, disse ela sobre o sistema HOPS-315.

Em nosso próprio sistema solar, os primeiros materiais sólidos que se formaram próximos à órbita da Terra são encontrados aprisionados em meteoritos antigos. Ao datar essas rochas primordiais, astrônomos conseguem determinar o “marco zero” da formação do nosso sistema solar. Esses meteoritos são ricos em minerais cristalinos contendo monóxido de silício (SiO), que podem se condensar nas altíssimas temperaturas presentes em discos onde os planetas estão nascendo.

Com o tempo, esses sólidos recém-formados se aglomeram, dando início à criação dos planetas à medida que ganham tamanho e massa. Os primeiros “tijolos” de um quilômetro — os planetesimais — que eventualmente formariam a Terra e o núcleo de Júpiter, surgiram logo após a condensação desses minerais.

Em sua nova descoberta, os astrônomos encontraram evidências desses minerais quentes começando a se condensar no disco ao redor de HOPS-315. Seus resultados mostram que o SiO está presente ao redor da estrela recém-nascida em seu estado gasoso, bem como dentro de minerais cristalinos, sugerindo que está apenas começando a solidificar.

“Estamos realmente vendo esses minerais no mesmo local neste sistema extra solar onde os vemos em asteroides no Sistema Solar”, diz o coautor Logan Francis, pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Leiden.

Por causa disso, o disco de HOPS-315 fornece uma analogia para estudar nossa própria história cósmica. Ele também oferece aos astrônomos uma nova oportunidade para estudar a formação inicial de planetas, servindo como um substituto para sistemas solares recém-nascidos em toda a galáxia.

Os minerais foram identificados pela primeira vez usando o JWST, um projeto conjunto da NASA, da Agência Espacial Europeia e da Agência Espacial Canadense. Para descobrir de onde exatamente os sinais estavam vindo, a equipe observou o sistema com o ALMA, um observatório internacional no deserto do Atacama, no Chile, operado pelo National Radio Astronomy Observatory, pelo European Southern Observatory e pelo National Astronomical Observatory of Japan.