Créditos:Imagem: K. Miller/R. Ferido (Caltech/IPAC)
A Terra terá um destino semelhante em 5 bilhões de anos.
Quando uma estrela fica sem combustível, ela aumenta para um milhão de vezes seu tamanho original, engolfando qualquer matéria – e planetas – em seu rastro. Os cientistas observaram indícios de estrelas pouco antes e pouco depois do ato de consumir planetas inteiros, mas nunca haviam capturado uma em flagrante até agora.
Em um estudo publicado hoje na Nature, cientistas do MIT, Harvard University, Caltech e outros lugares relatam que observaram uma estrela engolindo um planeta pela primeira vez.
A morte planetária parece ter ocorrido em nossa própria galáxia, a cerca de 12.000 anos-luz de distância, perto da constelação de Aquila, semelhante a uma águia. Lá, os astrônomos observaram uma explosão de uma estrela que se tornou mais de 100 vezes mais brilhante em apenas 10 dias, antes de desaparecer rapidamente. Curiosamente, esse flash branco quente foi seguido por um sinal mais frio e duradouro. Essa combinação, deduziram os cientistas, só poderia ter sido produzida por um evento: uma estrela engolindo um planeta próximo.
“Estávamos vendo o estágio final da deglutição”, diz o principal autor Kishalay De, pós-doutorado no Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT.
E o planeta que pereceu? Os cientistas estimam que provavelmente era um mundo quente do tamanho de Júpiter que se aproximou em espiral, depois foi puxado para a atmosfera da estrela moribunda e, finalmente, para o seu núcleo.
Um destino semelhante recairá sobre a Terra, embora não por mais 5 bilhões de anos, quando se espera que o sol se extinga e queime os planetas internos do sistema solar.
“Estamos vendo o futuro da Terra”, diz De. “Se alguma outra civilização estivesse nos observando a 10.000 anos-luz de distância enquanto o sol engolfava a Terra, eles veriam o sol brilhar repentinamente ao ejetar algum material, depois formar poeira ao seu redor, antes de voltar ao que era.”
Os co-autores do estudo do MIT incluem Deepto Chakrabarty, Anna-Christina Eilers, Erin Kara, Robert Simcoe, Richard Teague e Andrew Vanderburg, juntamente com colegas da Caltech, Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics e várias outras instituições.
Quente e frio
A equipe descobriu a explosão em maio de 2020. Mas levou mais um ano para os astrônomos reunirem uma explicação para o que poderia ser a explosão.
O sinal inicial apareceu em uma busca de dados obtidos pelo Zwicky Transient Facility (ZTF), executado no Palomar Observatory da Caltech, na Califórnia. O ZTF é uma pesquisa que varre o céu em busca de estrelas que mudam rapidamente de brilho, cujo padrão pode ser assinaturas de supernovas, explosões de raios gama e outros fenômenos estelares.
De estava procurando nos dados da ZTF sinais de erupções em binários estelares – sistemas nos quais duas estrelas orbitam uma à outra, com uma puxando massa da outra de vez em quando e brilhando brevemente como resultado.
“Certa noite, notei uma estrela que aumentou seu brilho por um fator de 100 ao longo de uma semana, do nada”, lembra De. “Foi diferente de qualquer explosão estelar que eu já tinha visto na minha vida.”
Na esperança de encontrar a fonte com mais dados, De olhou para as observações da mesma estrela feitas pelo Observatório Keck no Havaí. Os telescópios Keck fazem medições espectroscópicas da luz das estrelas, que os cientistas podem usar para discernir a composição química de uma estrela.
Mas o que De descobriu o confundiu ainda mais. Enquanto a maioria dos binários emite material estelar, como hidrogênio e hélio, à medida que uma estrela erode a outra, a nova fonte não emitiu nenhum dos dois. Em vez disso, o que De viu foram sinais de “moléculas peculiares” que só podem existir em temperaturas muito frias.
“Essas moléculas são vistas apenas em estrelas muito frias”, diz De. “E quando uma estrela brilha, geralmente fica mais quente. Portanto, baixas temperaturas e brilho das estrelas não combinam.”
“Uma feliz coincidência”
Ficou então claro que o sinal não era de um binário estelar. De decidiu esperar que mais respostas surgissem. Cerca de um ano após sua descoberta inicial, ele e seus colegas analisaram observações da mesma estrela, desta vez feitas com uma câmera infravermelha no Observatório Palomar. Dentro da banda infravermelha, os astrônomos podem ver sinais de material mais frio, em contraste com as emissões ópticas quentes que surgem de sistemas binários e outros eventos estelares extremos.
“Esses dados infravermelhos me fizeram cair da cadeira”, diz De. “A fonte era insanamente brilhante no infravermelho próximo.”
Parecia que, após sua onda de calor inicial, a estrela continuou a emitir energia mais fria no ano seguinte. Esse material gelado provavelmente era gás da estrela que disparou para o espaço e se condensou em poeira, fria o suficiente para ser detectada em comprimentos de onda infravermelhos. Esses dados sugeriram que a estrela poderia estar se fundindo com outra estrela em vez de brilhar como resultado de uma explosão de supernova.
Mas quando a equipe analisou os dados e os comparou com as medições feitas pelo telescópio espacial infravermelho da NASA, NEOWISE, eles chegaram a uma conclusão muito mais emocionante. A partir dos dados compilados, eles estimaram a quantidade total de energia liberada pela estrela desde sua explosão inicial e descobriram que ela era surpreendentemente pequena – cerca de 1/1.000 da magnitude de qualquer fusão estelar observada no passado.
“Isso significa que tudo o que se fundiu com a estrela deve ser 1.000 vezes menor do que qualquer outra estrela que vimos”, diz De. “E é uma feliz coincidência que a massa de Júpiter seja cerca de 1/1.000 da massa do sol. Foi quando percebemos: era um planeta colidindo com sua estrela.”
Com as peças no lugar, os cientistas finalmente conseguiram explicar a explosão inicial. O flash quente e brilhante foi provavelmente o momento final de um planeta do tamanho de Júpiter sendo puxado para a atmosfera de balão de uma estrela moribunda. À medida que o planeta caiu no núcleo da estrela, as camadas externas da estrela explodiram, estabelecendo-se como poeira fria no ano seguinte.
“Durante décadas, pudemos ver o antes e o depois”, diz De. “Antes, quando os planetas ainda estão orbitando muito perto de sua estrela, e depois, quando um planeta já foi engolfado e a estrela é gigante. O que faltou foi pegar a estrela no ato, onde você tem um planeta passando por esse destino em tempo real. É isso que torna essa descoberta realmente empolgante.”
Publicado em 09/05/2023 10h57
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