Acredita-se que os cometas do nosso sistema solar tenham fornecido uma riqueza de material para a Terra primitiva. Entre os presentes suspeitos dos visitantes gelados estavam gases raros, pequenas quantidades de água e material orgânico – tudo o que poderia ter ajudado a formar e evoluir a vida terrestre. Mas enquanto a Terra antiga recebeu apenas um influxo moderado de cometas, quaisquer planetas ao redor da jovem estrela vizinha Eta Corvi provavelmente estão arrecadando dinheiro cometa.
Depois que os planetas se formam em um sistema incipiente, a estrela hospedeira é cercada por um disco de restos de gás e poeira que não foram moldados em novos mundos. Em nosso sistema solar, esse excedente de material se estabeleceu em duas faixas: o cinturão de asteróides entre Marte e Júpiter e o cinturão de Kuiper além de Netuno. Enquanto os membros do cinturão de asteróides são rochosos e relativamente secos, os cometas no Cinturão de Kuiper tendem a ser ricos em gelo e cheios de gases. Mas ambos os tipos de objetos podem ajudar a plantar planetas com os ingredientes necessários para a evolução da vida como a conhecemos.
E há o Eta Corvi – uma estrela de 1,5 bilhão de anos que fica a apenas 60 anos-luz de distância. Décadas atrás, os pesquisadores usaram o Satélite Astronômico Infravermelho (ou IRAS) para encontrar evidências de que o Eta Corvi ostenta um enorme anel externo muito maior e mais distante do que o Cinturão Kuiper do sistema solar. Mas quando Mark Wyatt, então astrônomo do Observatório Real de Edimburgo, virou o telescópio James Clerk Maxwell no Havaí para a estrela em 2005, ele encontrou uma surpresa: o sistema Eta Corvi também possui um anel de material quente muito mais próximo da estrela em si. “Há algo incomum acontecendo na região interna desse sistema”, diz Wyatt, agora na Universidade de Cambridge.
A princípio, os astrônomos pensaram que o Eta Corvi poderia estar passando por um período semelhante ao suspeito de bombardeio pesado tardio (LHB) do sistema solar, que viu os planetas internos atacados por asteróides há cerca de 4 bilhões de anos atrás. Durante esse período, Netuno e Urano realizaram uma dança intrincada que os baniu para os arredores do sistema solar. E quando os gigantes do gelo migraram, eles pegaram material do Cinturão de Kuiper e o jogaram de volta em direção à Terra e aos outros planetas rochosos. Embora o tempo permaneça incerto, alguns astrônomos pensam que o material entregue durante essa barragem cósmica desempenhou um papel vital para ajudar nosso planeta a se tornar habitável.
Porém, estudos mais recentes parecem descartar um equivalente de LHB para o sistema Eta Corvi, preferindo um fluxo constante de cometas ao invés de uma inundação. Se essa é uma boa notícia para a evolução da vida continua sendo uma questão em aberto. Mas mesmo com suas diferenças impressionantes, o Eta Corvi e seu estranho conjunto de cintos poderiam ajudar a revelar como era o nosso próprio sistema solar bilhões de anos atrás.
Esmagando cometas, esmagando planetas
Os cometas são comuns, tanto dentro do sistema solar quanto além. E embora eles sejam incrivelmente desafiadores para encontrar outras estrelas, espera-se que esses pedaços de gelo sejam difundidos. Graças à tecnologia e métodos aprimorados, os astrônomos identificaram mais de 25 sistemas que hospedam exocometas, bem como corpos menores, como planetas anões.
A maioria dos exocometas vistos hoje tem estrelas do tipo A, que brilham mais que o Sol do tipo G. Como as estrelas do tipo A giram rapidamente, os astrônomos podem identificar com mais facilidade o material cometário de bloqueio de luz que está ao seu redor. A rotação mais rápida significa que é mais fácil determinar se o brilho de uma estrela está mudando devido à poeira que passa, diz Isabel Rebollido, Ph.D. aluno da Universidad Autónoma de Madrid, na Espanha.
Eta Corvi, no entanto, é a exceção. Como uma estrela do tipo F, ainda é mais quente que o Sol, mas mais fria do que suas outras estrelas portadoras de cometa. Além disso, o sistema possui uma enorme faixa externa de material que se estende por cerca de 150 unidades astronômicas (AU) de sua estrela, onde 1 UA é igual à distância média entre a Terra e o Sol. O Cinturão de Kuiper, para comparação, alcança cerca de 55 UA do Sol.
Além de seu enorme cinto exo-Kuiper, o Eta Corvi também possui um cinto interno de material quente a cerca de 3 AU da sua estrela. A banda interna é rica em monóxido de carbono, que é destruído pela radiação estelar em pouco mais de um século. “O fato de estarmos vendo esse monóxido de carbono agora, significa que temos muita sorte de observá-lo, [ou] é um processo contínuo”, diz Sebastian Marino, pesquisador de exoplanetas do Instituto Max Planck de Astronomia. Na Alemanha. A composição do disco interior também sugere que ele originalmente se formou mais longe da estrela antes de depois migrar para dentro.
Então, de onde vem a coleção interna de monóxido de carbono? Uma possibilidade é que os astrônomos vislumbrem detritos ejetados após um grande objeto colidir com um exoplaneta. Os astrônomos ainda não detectaram diretamente nenhum planeta ao redor do Eta Corvi, mas se o material foi expelido durante uma colisão, isso poderia indicar a presença de um mundo dentro da zona habitável da estrela – a região onde a água líquida pode existir na superfície do planeta. Tal colisão seria um momento notável para os astrônomos – um golpe de sorte que ocorreu nos tempos modernos.
Outra possibilidade é que Eta Corvi ainda esteja sofrendo uma infância violenta, com o excesso de material se juntando bem depois que qualquer planeta deve ter limpado suas órbitas. “Enquanto esmagam”, diz Marino, “eles liberam alguns dos gases e gelados que estão dentro”. No entanto, isso está em desacordo com a idéia dos astrônomos de um sistema de envelhecimento infantil, como o Eta Corvi.
“Esperávamos que quanto mais jovem o sistema, maiores as interações dinâmicas porque ele ainda está se estabelecendo”, diz Rebollido. Depois de um bilhão e meio de anos, o Eta Corvi deveria ter se acalmado, a maioria de seus detritos varridos por planetas de sucesso. “Não está de acordo com a nossa ideia de como os sistemas planetários se formam e quando se estabelecem”, diz Rebollido.
Brigada de balde
Quando Netuno e Urano passaram pelo que os cientistas chamam de instabilidade dinâmica, trocando de lugar enquanto se deslocavam para fora através do sistema solar, eles retiraram detritos da borda interna de um outrora mais largo Cinturão de Kuiper. Para ter uma idéia de como os cintos de Eta Corvi se formaram, Marino e seus colegas decidiram modelar possíveis configurações de mundos e como eles poderiam passar material para dentro, além de esculpir o cinturão ex-Kuiper observado. Marino queria descobrir que tipo de planetas seria necessário para alimentar cometas das bordas mais externas do sistema até as regiões mais internas.
Primeiro, ele e seus colegas analisaram se o Eta Corvi poderia estar passando por sua própria versão do LHB. Quando Netuno e Urano migraram, eles não apenas lançaram material cometário para dentro, mas também mudaram fundamentalmente a estrutura do Cinturão de Kuiper. Estudos anteriores sugerem que, durante o LHB do sistema solar, o Cinturão de Kuiper seria amplo e recursos como braços em espiral poderiam ter se formado dentro dele.
Usando o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), a equipe de Marino examinou o disco externo de Eta Corvi em busca de sinais de um planeta gigante agitando as coisas. Suas observações não mostraram sinais de braços em espiral ou outras estruturas. “Parece improvável que uma instabilidade dinâmica no sistema semelhante ao LHB seja responsável”, concluíram os autores em seu artigo.
No entanto, se um planeta de massa relativamente baixa estiver se movendo lentamente para fora através do cinturão ou se estabelecer no meio deles, os pesquisadores pensam que ele poderia enviar material para dentro. O planeta teria que ser pequeno o suficiente para não causar muito estrago na remoção dos detritos ao seu redor, no entanto, uma vez que a faixa externa não mostra sinais de lacuna. Um planeta entre 3 e 30 massas terrestres, orbitando entre 75 e 100 UA, seria suficiente para arremessar cometas para dentro.
Quando Netuno e Urano invadiram o Cinturão de Kuiper, eles enviaram cerca de 30 massas terrestres de detritos cometários ao sistema solar interno por um período de 15 milhões de anos. Mas nem todos os cometas conseguiram. Júpiter, o maior dos planetas, é sentinela dos planetas terrestres. Enquanto a gigante do gás permite que parte do material do Cinturão de Kuiper voe, a maioria acaba sendo desviada para outro lugar, às vezes sendo expulsa do sistema solar. “Apenas um em um milhão de cometas espalhados para dentro colidiu com a Terra”, diz Wyatt.
Se o Eta Corvi tiver sua própria cadeia de mundos, a linha de conga planetária poderá permitir que o material salte para dentro. Mas a existência de uma gigantesca nuvem de poeira interna sugere que não há mundo semelhante a Júpiter guardando planetas rochosos perto de Eta Corvi. Segundo Wyatt, a taxa em que os cometas são lançados em direção ao Eta Corvi é aproximadamente 100 vezes menor do que o sistema solar experimentado em seu auge. No entanto, sem uma sentinela semelhante a Júpiter, mais desse material consegue realmente chegar à parte interna do sistema Eta Corvi.
Usando simulações, Marino e seus colegas descobriram que uma cadeia de menos de 10 mundos do mesmo tamanho – cada um pesando entre 3 e 30 massas terrestres – poderia facilmente distribuir material cometário de um para o outro. Essa é uma maneira possível pela qual o sistema poderia continuar mantendo seu disco quente e interno de material que vemos hoje.
O Eta Corvi pode fornecer mais do que apenas um vislumbre intrigante de exoplanetas gigantes trabalhando como uma brigada de baldes, passando gelo e gás cometários para o sistema interno. Outra coisa incomum está acontecendo apenas a 3 UA da estrela, aproximadamente a mesma distância que nosso cinturão de asteróides está do Sol. E os dois cenários têm o potencial de liberar enormes quantidades de poeira quente.
Quando Wyatt e seus colegas reexaminaram o sistema, descobriram que a nuvem de poeira interna de Eta Corvi não estava espalhada uniformemente ao redor da estrela. Em vez disso, uma massa maciça de material apareceu perto da estrela. Mais uma vez, o aglomerado poderia ter sido produzido por colisões cometa-cometa ou planeta-cometa.
A equipe de Marino investigou a probabilidade de o material gelado lançado para dentro colidir com outros cometas ou um planeta. Para que o disco interno se forme a partir de colisões mútuas de cometas, no entanto, a faixa de tamanho dos grãos de poeira dos cometas teria que ser dramaticamente diferente do esperado, e os próprios grãos teriam que brilhar significativamente mais do que realmente são. Por outro lado, o excesso de poeira quente pode se formar se um cometa colidir com um mundo rochoso entre quatro e 10 vezes mais massivo que a Terra, tornando esse o cenário mais provável.
Enquanto a maior parte da água da Terra vem de asteróides, os cometas forneceram alguns dos ingredientes necessários para a vida evoluir. Por causa disso, o Eta Corvi “pode ??ter implicações muito importantes para o que está acontecendo em um planeta em termos do potencial para o desenvolvimento da vida”, diz Wyatt.
Alguns pesquisadores sugeriram que a Terra recebeu parte de sua atmosfera de cometas, enquanto outros pensam que os impactos poderiam ter ajudado no desenvolvimento da vida. Assim, estudando Eta Corvi, os astrônomos podem entender melhor o que aconteceu no início da vida do sistema solar. “Sempre que olhamos para um sistema mais jovem que o nosso sistema solar, estamos olhando no passado”, diz Rebollido.
Obviamente, a melhor maneira de entender como os mundos hipotéticos de Eta Corvi evoluem é observá-los. “Seria ótimo se pudéssemos detectar os planetas”, diz Wyatt. Mas isso não acontecerá no futuro próximo.
Os planetas exteriores de Eta Corvi são provavelmente mundos do tamanho de Netuno. A imagem direta, que é semelhante a fotografar um planeta, é o melhor método para localizar mundos tão longínquos, mas os exo-Netuno são muito pequenos para serem vistos com instrumentos atuais ou até futuros. A geração direta de imagens de um exoplaneta geralmente depende da captura do calor residual que vaza de um mundo formado recentemente, e os planetas de Eta Corvi provavelmente são velhos demais para ter calor suficiente desde o nascimento para serem vistos de longe.
Quanto aos planetas internos, o pó que indica ironicamente sua existência pode nos impedir de identificá-los. A gigantesca nuvem externa de Eta Corvi é um véu muito mais eficaz do que a poeira que cerca nosso sistema solar interno, onde o material jogado pelos cometas se exibe na Terra como luz zodiacal. Isso levou os pesquisadores a concluir que o sistema Eta Corvi não é um bom alvo para missões que desejam imaginar uma exo-Terra.
De qualquer forma, Wyatt e seus colegas querem re-observar o sistema. Se o grupo que eles viram no disco interno estiver orbitando a estrela, eles deverão vê-lo se mover com o tempo. Os pesquisadores também esperam confirmar as impressões digitais cometárias do sistema com mais observações. “Deveríamos ser capazes de mapear a distribuição de monóxido de carbono”, diz Wyatt. “Isso nos dirá mais sobre o que está acontecendo.”
Ao mesmo tempo, a recente chegada de um exocomet em nosso próprio sistema solar pode ajudar a decodificar os mistérios de Eta Corvi. No momento da redação deste artigo, o cometa 2I / Borisov, descoberto em agosto de 2019, está se fragmentando. Ao estudar sua coragem, os astrônomos esperam sondar a composição do objeto para aprender como os cometas em outros sistemas estelares se comparam aos nossos.
“Esse tipo de cometa nos visitando poderia ter se formado em um sistema como o Eta Corvi”, diz Marino. Mas, em vez de colidir com outro cometa ou planeta, Borisov foi expulso. Isso, ele acrescenta, “nos falará sobre cometas mais distantes”.
Rebollido também está empolgado ao ver o intruso interestelar passar por nosso sistema solar. “É a prova de que corpos semelhantes a cometas estão sendo formados [em outros sistemas]”, diz ela. “Estou curioso sobre a composição – e, especificamente, se é semelhante aos cometas do nosso sistema solar ou não”.
Os pesquisadores também podem entender melhor o passado do nosso sistema solar, continuando a estudar o sistema Eta Corvi. Mas com seu par de discos exclusivo, o Eta Corvi claramente tem algo especial acontecendo.
Independentemente disso, esse sistema jovem e rico em material cometário pode revelar muito sobre como nosso sistema solar e outros se formaram e evoluíram ao longo do tempo. Segundo Marino, “Eta Corvi é uma espécie de ponta do iceberg”.
Publicado em 07/08/2020 08h55
Artigo original:
Achou importante? Compartilhe!
Assine nossa newsletter e fique informado sobre Astrofísica, Biofísica, Geofísica e outras áreas. Preencha seu e-mail no espaço abaixo e clique em “OK”: