Dados colhidos pelo Telescópio Espacial James Webb revelaram como ventos magnéticos e a radiação estelar dispersam o gás de discos protoplanetários ao redor de estrelas jovens semelhantes ao Sol, estabelecendo um limite de tempo rígido para a formação de planetas gigantes gasosos. O estudo, conduzido por astrônomos a partir de Tucson, no Arizona, nos Estados Unidos, analisou 72 sistemas estelares em fases iniciais de desenvolvimento para traçar uma cronologia da perda gradual de matéria-prima no espaço.
A investigação demonstra que a dispersão do gás ocorre nos primeiros 10 milhões de anos de existência dos discos circunstelares, impondo um cronômetro rigoroso para que corpos como Júpiter e Saturno alcancem suas proporções antes que a matéria evapore. O autor principal da pesquisa, Naman S. Bajaj, pesquisador e doutorando do Lunar and Planetary Laboratory da Universidade do Arizona, explicou a dinâmica da retenção atmosférica: “Gigantes gasosos como Júpiter precisam reunir suas atmosferas massivas enquanto o disco ainda é substancial o suficiente para fornecê-las, antes que ventos e jatos levem essa matéria-prima embora para o espaço”, afirmou, em tradução livre.
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James Webb detecta hidrogênio e néon em 66 discos
Os astrônomos recorreram ao instrumento MIRI (Mid-Infrared Instrument), que opera na faixa do infravermelho médio do telescópio, para rastrear traçadores específicos de perda de massa gasosa. A equipe concentrou o mapeamento em dois componentes fundamentais: o hidrogênio molecular (H2), molécula mais abundante nos discos em gestação, e o néon ionizado ([Ne II]), associado a fluxos energéticos gerados nas imediações da estrela hospedeira.
Os dados espectroscópicos do telescópio espacial confirmaram emissões estendidas de hidrogênio molecular ou de néon ionizado em 66 dos 72 sistemas observados. A separação fina desses sinais permitiu aos pesquisadores distinguir correntes cônicas de gás molecular de jatos finos de matéria ionizada expelida perpendicularmente ao plano do disco, mapeando a rota exata de saída da matéria.
- 72 sistemas de estrelas jovens semelhantes ao Sol avaliados pelo instrumento MIRI;
- 66 discos com emissões estendidas comprovadas de hidrogênio molecular ou néon ionizado;
- 46 sistemas apresentando fluxos cônicos amplos compostos por hidrogênio molecular;
- 40 discos exibindo jatos perpendiculares de alta velocidade constituídos por néon ionizado;
- 10 a 100 milhas por segundo de velocidade média registrada nos ventos magnéticos primordiais.
Ventos magnéticos e fotoevaporação retiram o gás
Nos sistemas planetários mais novos, a perda de gás é dominada por fortes ventos magnéticos que retiram o material ao longo das linhas do campo magnético com velocidades que atingem entre 10 e 100 milhas por segundo. Nessa fase inicial de formação, a matéria circundante ainda cai vigorosamente sobre a estrela central, alimentando jatos que alcançam distâncias consideráveis e impulsionam para fora a matéria-prima gasosa.
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Conforme o fornecimento de matéria que alimenta a estrela diminui, o campo magnético perde intensidade e a radiação ultravioleta somada aos raios-X estelares assume o papel principal de dispersão por meio da fotoevaporação. Essa radiação de alta energia penetra as camadas do disco remanescente, esquenta o gás e faz com que partículas predominantemente atômicas se soltem da atração gravitacional, secando o reservatório necessário para inflar planetas massivos.
A cientista sênior do Instituto SETI e coautora do estudo, Uma Gorti, destacou a relevância de registrar essa transição em uma base volumosa de dados: “O que é empolgante neste estudo é que agora podemos ver, em uma grande amostra de sistemas jovens, como os mecanismos que removem o gás dos discos formadores de planetas mudam com o tempo. A dispersão do disco estabelece um relógio fundamental para a formação planetária: uma vez que o gás se vai, a oportunidade de construir planetas ricos em gás essencialmente acabou”, declarou, em tradução livre.
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Evolução das observações desde o registro na estrela T Cha em 2024
O levantamento publicado no periódico científico The Astronomical Journal em 25 de agosto de 2026 expande descobertas obtidas pelo mesmo grupo de pesquisa. Em março de 2024, a equipe liderada pelos pesquisadores da Universidade do Arizona obteve as primeiras evidências diretas do processo ao registrar a dispersão de gases nobres, incluindo néon e argônio, no disco da estrela jovem T Cha utilizando o James Webb. Enquanto a medição de 2024 retratou um único sistema em um momento específico, o levantamento com 72 estrelas permitiu criar uma sequência temporal do envelhecimento dos discos.
Esse acompanhamento estatístico estabelece um paralelo direto com as fases iniciais do próprio Sistema Solar, que tem idade estimada atual de 4,5 bilhões de anos. Em seus primeiros milhões de anos, a nebulosa que deu origem ao Sol e aos planetas vizinhos possuía uma proporção aproximada de 100 vezes mais gás do que poeira sólida, volume que foi progressivamente soprado antes que corpos rochosos como a Terra pudessem acumular camadas gasosas substanciais.
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Próximos passos da pesquisa com os dados do James Webb
A equipe, que também conta com a professora Ilaria Pascucci, do Lunar and Planetary Laboratory da Universidade do Arizona, trabalha no cálculo das taxas volumétricas exatas de gás removido pelos diferentes fluxos observados. Os pesquisadores planejam mapear com maior precisão de quais distâncias radiais do disco protoplanetário a matéria escapa com maior intensidade, delimitando quais faixas orbitais perdem o suprimento para a criação de novos mundos antes do encerramento do ciclo de vida dessas estruturas estelares.