Os astrônomos pensam que é possível identificar as estrelas que se formaram a partir da mesma nebulosa que o Sol.
Em algum lugar da galáxia, temos uma família perdida há muito tempo. Neste exato momento, existem centenas a milhares de estrelas que começaram a se formar e brilhar na mesma nuvem de poeira que o nosso Sol, cujos locais atuais são desconhecidos no mar de outras estrelas. Mas e se fosse possível testar estrelas para encontrar nossos irmãos estelares, como um teste de DNA pode revelar membros desconhecidos da família de humanos na Terra? Os astrônomos pensam que é factível – e, além do mais, talvez já o tenhamos feito.
O início
Embora o Sol tenha nascido bilhões de anos atrás, sabemos aproximadamente como o processo aconteceu ao estudar “viveiros estelares” que vemos hoje, chamados nebulosas. Nebulosa significa “nuvem” em latim, e cada uma consiste em gás interestelar, principalmente hidrogênio e hélio, com traços de outros elementos. Muitas nebulosas são inertes, sem formação de estrelas acontecendo nelas, sua presença traída apenas pelas regiões escuras que elas formam ao bloquear a luz de estrelas mais distantes. De fato, se essas nebulosas escuras não existissem, a Via Láctea em nosso céu noturno seria muito mais brilhante. Por outro lado, as nebulosas que abrigam a formação de estrelas estão brilhando positivamente, e várias são tão brilhantes que você pode vê-las a olho nu.
Milhões de anos antes da formação do Sol, algo perturbou a nebulosa escura que continha o gás que se tornaria nosso sistema solar. Os astrônomos acreditam que sabem o que a causou: uma explosão maciça de uma estrela moribunda, chamada supernova.
“Uma onda de explosão de uma supernova pode desencadear a formação de estrelas na frente de choque [a borda principal da explosão] se o material for denso o suficiente”, explica Anna Rosen, astrofísica do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. A chave para essa origem está trancada em um local surpreendente: meteoritos.
Meteoroides – como os meteoritos são conhecidos quando ainda estão no espaço – são pequenos pedaços feitos principalmente de ferro, níquel e pequenas quantidades de outros materiais. A composição da maioria não mudou desde que o sistema solar se formou; além disso, por serem a única parte do espaço sideral que pode ser transportada fisicamente para um laboratório na Terra, eles são bem estudados. Ao examiná-los, os cientistas descobriram elementos em quantidades possíveis apenas se uma supernova ocorresse apenas dezenas de milhares de anos antes da formação dos meteoritos.
Vemos mais evidências ao nosso redor. Os elementos em nosso mundo (exceto hidrogênio e hélio) se formaram em estrelas que morreram antes de nosso Sol nascer, do carbono em suas células ao oxigênio em seus pulmões e ao ferro em suas veias. Esses elementos fizeram parte do material da nebulosa-mãe que acabou formando a Terra. Como Carl Sagan disse: “Somos feitos de matéria estelar”.
Depois que a onda de choque da supernova passou pela nuvem que se tornaria o sistema solar, a poeira e o gás começaram a entrar em colapso devido à gravidade. Cada vez mais material caía sobre ele, formando um núcleo denso, conhecido como protoestrela, que se tornaria o Sol, e um disco protoplanetário de gás que eventualmente se tornaria o resto do sistema solar.
O Sol ainda não estava brilhando neste momento. Um protoestrela ainda não está fundindo hidrogênio, então nenhum alienígena antigo veria nosso Sol em desenvolvimento, pelo menos em comprimentos de onda da luz visível. Entretanto, haveria muito calor de todo o gás em colapso, de modo que o sistema emitisse radiação infravermelha. No total, o Sol provavelmente passou meio milhão de anos como protoestrela, embora a acumulação de gás nos estágios anteriores possa demorar muito mais.
Um ótimo exemplo
Para estudar como esse processo teria ocorrido, os astrônomos examinam as nebulosas próximas, onde as estrelas estão nascendo hoje. Um alvo popular é a Nebulosa de Orion (M42), localizada no meio da espada de Orion da constelação. Embora esteja a mais de 1.300 anos-luz de distância, é um viveiro de formação estelar que é visível a olho nu, mesmo sob o céu suburbano. Um modesto telescópio amador revelará gás brilhante iluminado por quatro estrelas brilhantes chamadas Trapézio. O M42 é um enorme viveiro estelar – os astrônomos observaram cerca de 700 estrelas em desenvolvimento em vários estágios de formação e contabilizaram 2.000 nos 20 anos-luz mais internos. Choques e arcos de gás, formados por ventos estelares intensos de novas estrelas, ondulam pelo sistema.
Apesar da atividade exercida em um viveiro estelar como a Nebulosa de Órion, não esperamos que esse estágio dure muito, astronomicamente falando. “Estrelas jovens e maciças em uma nebulosa injetam energia e impulso no sistema e sopram o material para longe”, explica Rosen, que estuda esse feedback. As simulações estimam que, em 100.000 anos, o gás da Nebulosa de Órion será varrido completamente.
Quando isso ocorre, um jovem aglomerado de estrelas ficará para trás, um exemplo do qual – as Plêiades – também é familiar para os observadores a olho nu. Localizado na constelação de Touro, o Touro, o aglomerado é dominado por jovens estrelas azuis quentes formadas nos últimos 100.000 anos.
É claro nesse processo que as estrelas não começam suas vidas isoladamente e, de fato, começam suas vidas com centenas ou mesmo milhares de companheiros. Mas se a jornada do Sol começou com milhares de irmãos estelares, o que aconteceu com o resto deles? E reconheceríamos aqueles membros da família há muito perdidos em uma galáxia com bilhões de outras estrelas?
Ansiedade de separação
O afastamento teria começado assim: a partir do momento em que o Sol e seus irmãos estelares se formaram, eles teriam começado a se separar, cada um puxado em direções diferentes pelos efeitos gravitacionais de outras estrelas na Via Láctea. Dentro de algumas centenas de milhões de anos, nosso pequeno grupo se tornaria um agrupamento frouxo, se espalhando cada vez mais com o passar dos anos. Eventualmente, você não saberia que as estrelas faziam parte do mesmo aglomerado.
Um exemplo perfeito desse processo, familiar até mesmo ao observador de estrelas mais casual, existe em nosso céu noturno: A Ursa Maior. O dipper é um asterismo, um padrão de estrelas que não é uma constelação. Pertence à Ursa Maior, o Grande Urso. Para a maioria das constelações e asterismos, as distâncias para as estrelas são aleatórias, portanto não estão relacionadas uma à outra. No Big Dipper, no entanto, os astrônomos descobriram seis das oito estrelas (a estrela na curva da maçaneta é um duplo facilmente visto) se movendo na mesma direção no espaço. Eles chamam de Ursa Major Moving Group. Essas estrelas se formaram várias centenas de milhões de anos atrás, a 78 e 84 anos-luz de distância, e agora estão espalhadas por uma área com 30 anos-luz de diâmetro.
Em escalas de tempo mais longas, as estrelas também são separadas não apenas por outras estrelas e matérias próximas, mas pela rotação da própria galáxia. A Via Láctea tem a forma de um disco contendo braços em espiral e um centro em forma de barra, e todas as estrelas da Via Láctea orbitam o ponto central. Nosso Sol tem uma órbita aproximadamente circular que leva cerca de 220 milhões de anos para ser concluída. O Sol tem cerca de 4,5 bilhões de anos, então orbitamos o centro da Via Láctea cerca de 20 vezes – tempo suficiente para que as estrelas que já estão se afastando se tornem completamente distantes.
“Estrelas fisicamente próximas não são necessariamente irmãos?, explica Jeremy Webb, astrônomo da Universidade de Toronto que procura candidatos a irmãos solares. “Os irmãos podem acabar no lado oposto da galáxia e se espalhar um pouco”.
Mas só porque você se separou não significa que nunca mais se encontrará. Eu me formei no ensino médio e na faculdade há muitos anos e ainda encontro aleatoriamente algumas das poucas centenas de pessoas com quem frequentei a escola em uma cidade cheia de estranhos completos.
Acontece que as estrelas são semelhantes às pessoas dessa maneira. Primeiro, embora as estrelas sejam principalmente hidrogênio e hélio, elas também têm vestígios de outros elementos que estavam presentes na nebulosa original. Se você pegar espectros de estrelas no Trapézio ou nas Plêiades, verá que a abundância desses oligoelementos é a mesma para estrelas originárias da mesma nebulosa.
Agora existem espectros detalhados para centenas de milhares de estrelas em nossa galáxia, para que os astrônomos possam comparar os elementos que aparecem neles com as abundâncias no sol. Usando esse método, alguns sugeriram que os espectros de certas estrelas são semelhantes o suficiente para o Sol, e devem ser irmãos há muito perdidos. No entanto, outros astrônomos continuam céticos, preocupando-se com o fato de as nebulosas do nascimento não serem suficientemente diferentes umas das outras para essa marcação química. Os espectros são realmente suficientes para encontrar uma agulha no palheiro?
Peneirando os dados
Recentemente, uma segunda maneira de resolver o quebra-cabeça ficou online. Graças ao observatório espacial de Gaia, os astrônomos agora podem estudar dados 3D e obter movimentos e posições precisos para surpreendentes 1,3 bilhão de estrelas em nossa galáxia.
Lançado em 2013 pela Agência Espacial Europeia, Gaia compila este catálogo impressionante usando paralaxe. Faz medições cuidadosas de estrelas próximas, registrando as aparentes mudanças de posição em relação a estrelas mais distantes. Usando medições com seis meses de diferença, os astrônomos podem calcular a distância de uma estrela conhecendo o tamanho da órbita da Terra e usando um pouco de trigonometria. Se a estrela for monitorada por anos, os pesquisadores também poderão discernir o movimento da estrela através de nossa linha de visão.
Gaia é capaz de fazer medições melhores do que é possível a partir do solo, e seu lançamento de dados em 2018 significa que os astrônomos agora têm o mapa mais preciso da galáxia já construído. Houve surpresas. Por exemplo, no início de 2020, os astrônomos anunciaram a descoberta de uma gigantesca estrutura gasosa com 9.000 anos-luz de comprimento e 400 anos-luz do Sol em seu estado mais próximo. Conhecida como a Onda Radcliffe, é a maior estrutura já vista na Via Láctea.
Armado com os novos dados de Gaia, os astrônomos revisitaram a busca pelos irmãos do Sol. “Realmente lançamos a maior rede possível”, explica Natalie Price-Jones, uma estudante de graduação que trabalha com Webb para encontrar irmãos solares. “Não queremos reproduzir a velocidade exata e a órbita do Sol”, diz ela. Isso seria impossível. Em vez disso, diz ela, “estamos procurando parâmetros e tendências gerais em movimento. Por exemplo, se conhecermos o momento angular do Sol, muitas órbitas podem caber em um determinado momento angular.”
Em outras palavras, os astrônomos usam os parâmetros orbitais de Gaia para rastrear o movimento de uma estrela para trás no tempo para ver se ele se cruza com o do Sol.
Estudar os dados de Gaia é suficiente para descartar muitas estrelas que podem estar fisicamente próximas ao Sol ou ter espectros semelhantes, mas que não têm relação com isso. Como um exemplo, por muitos anos os astrônomos levantaram a hipótese de que o aglomerado aberto M67 na constelação de Câncer pode ser o aglomerado pai do nosso Sol, com base no fato de que é o lar de 100 estrelas semelhantes ao Sol com aproximadamente a mesma idade. No entanto, “descartamos isso como um potencial local de nascimento solar porque suas propriedades orbitais foram completamente compensadas”, explica Webb.
Não havia como simular o M67 e a órbita do Sol se cruzando há 5 bilhões de anos atrás, quando o Sol se formou, independentemente da permutação usada. A equipe da Universidade de Toronto também descartou vários candidatos a irmãos solares sugeridos anteriormente, alegando que, embora sejam quimicamente semelhantes ao Sol, suas órbitas nunca se sobreporão às nossas.
Um possível irmão
Ao reexaminar os espectros estelares combinados com as novas informações orbitais, no entanto, a equipe de Toronto descobriu um novo candidato com as mesmas abundâncias elementares e parâmetros orbitais que o Sol. Apelidada de SS1, abreviação de “Solar Sibling 1”, é uma estrela extraordinária a cerca de 1.100 anos-luz da nossa, localizada na constelação de Cygnus. Olhando para o campo estelar lotado, você nunca saberia que nosso Sol e SS1 podem ser parentes há muito perdidos, a menos que você tenha as pistas fornecidas pela astronomia moderna à sua disposição.
Ainda não sabemos ao certo se o SS1 se originou na mesma nebulosa de nascimento. Mas com o passar do tempo, os cálculos orbitais usados para determinar se podem ser rastreados até o mesmo local de nascimento que o Sol deveria melhorar.
Enquanto Gaia já revolucionou a astronomia com a imagem mais detalhada da galáxia até hoje, ainda restam grandes questões sobre sua estrutura. Quantos braços em espiral a Via Láctea tem? Qual é o formato exato da barra? Os astrônomos ainda não têm certeza, e conhecer essas respostas ajudaria a restringir ainda mais a dinâmica orbital do SS1 e de qualquer outro candidato em potencial. Felizmente, a missão Gaia está em andamento e a equipe da missão está planejando um lançamento de dados com movimentos apropriados duas vezes mais precisos que os de seu conjunto de dados de 2018. Os dados são esperados no final de 2020 ou no início de 2021.
É uma grande galáxia por aí. E embora pareçamos estar sozinhos, um dia saberemos com quais estrelas começamos nossa jornada e onde nos aventuramos
Publicado em 01/08/2020 14h39
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