Quão estáveis são os sistemas planetários? Será que a Terra e os seus sete irmãos continuarão sempre nos seus caminhos celestes constantes, ou poderemos um dia ser expulsos aleatoriamente da nossa casa cósmica”
Os físicos compreendem as regras que regem as órbitas de dois corpos celestes, mas assim que um terceiro é adicionado (e muito menos um quarto, quinto ou centésimo), a dinâmica torna-se muito mais complexa.
Surgem instabilidades imprevisíveis, nas quais um objeto pode ser ejetado aleatoriamente para o espaço ou cair em sua estrela hospedeira.
O chamado “problema dos três corpos? tem preocupado os cientistas há séculos (e, mais recentemente, constitui a premissa de uma série best-seller de romances de ficção científica e de uma nova adaptação da Netflix).
Um obstáculo à compreensão tem sido o fato de sabermos relativamente pouco sobre o quão comum é o surgimento de tais instabilidades catastróficas.
Num novo estudo publicado na Nature, nós e os nossos colegas lançamos alguma luz sobre esta questão.
Num levantamento de estrelas próximas, descobrimos que um em cada uma dúzia de pares de estrelas pode ter devorado um planeta, provavelmente porque o planeta desenvolveu uma “oscilação” na sua órbita e caiu na estrela.
Estudando gêmeos Nosso estudo descobriu que pelo menos 8% dos pares de estrelas em nossa amostra apresentam anomalias químicas, indicando que uma estrela havia engolido material planetário que antes a orbitava.
Para detectar este sinal subtil, tivemos que descartar outras explicações possíveis para estes padrões químicos.
Por isso focamos nas “estrelas gêmeas”, conhecidas por terem nascido na mesma época da mesma mistura de materiais.
Esta abordagem pode eliminar fatores de confusão, da mesma forma que estudos com gêmeos são por vezes utilizados em pesquisas sociológicas ou médicas.
O resultado vem de uma pesquisa com estrelas gêmeas chamada C3PO, que um dos autores (Ting) iniciou nos EUA, e Liu e outros aderiram posteriormente.
A nossa equipe recolheu uma excelente amostra de dados espectroscópicos de 91 pares de estrelas gémeas – muitas vezes maior do que estudos semelhantes realizados no passado.
Descobrimos que algumas estrelas diferiam das suas gêmeas, mostrando um padrão químico distinto com maiores quantidades de certos elementos como ferro, níquel e titânio em comparação com outros como carbono e oxigênio.
Estas diferenças indicam fortes evidências de que a estrela ingeriu um planeta.
As instabilidades podem ser inesperadamente comuns.
Se uma estrela hospedeira engolir um ou mais membros de um sistema planetário, isso sugere que deve ter ocorrido alguma instabilidade na dinâmica do sistema.
Simulações sugerem que tal instabilidade pode ser comum no início da vida de um sistema planetário – os primeiros 100 milhões de anos ou mais.
No entanto, quaisquer vestígios de planetas engolidos durante este período inicial seriam indetectáveis nas estrelas que observámos, que têm milhares de milhões de anos de idade.
Isto sugere que as anomalias químicas que vimos foram causadas por instabilidades mais recentes, fazendo com que as estrelas consumissem alguns planetas ou material planetário.
Esta revelação não é totalmente inesperada.
Teóricos que estudam a dinâmica planetária, incluindo o nosso co-autor Bertram Bitsch, notaram que muitos sistemas planetários são conhecidos por serem instáveis, especialmente entre sistemas com um tipo de planeta chamado “super-Terra” – planetas um pouco maiores que a Terra, mas muito menores do que gigantes como Júpiter.
Sistemas incluindo um planeta super-Terra podem ser particularmente instáveis.
O cabo de guerra gravitacional entre a estrela hospedeira e os seus planetas massivos pode gerar instabilidade.
Um equilíbrio delicado Nosso estudo nos encoraja a reconsiderar nosso lugar no universo.
Embora consideremos a estabilidade um dado adquirido no nosso Sistema Solar, isto pode não ser normal em todo o cosmos.
Nosso estudo não sugere que veremos tais instabilidades em nosso próprio Sistema Solar.
Mesmo com os nossos novos resultados, no entanto, é importante reconhecer que a imersão e a instabilidade do planeta ainda ocorrem apenas numa minoria de casos.
Esperamos que o nosso estudo inspire mais pessoas estudando os sistemas planetários e a sua relação com as suas estrelas hospedeiras.
Nossa compreensão da dinâmica dos sistemas de múltiplos corpos ainda é muito incompleta.
À medida que continuamos a explorar os mistérios do cosmos, estudos como este lembram-nos do delicado equilíbrio que permite que a vida prospere na Terra e da fragilidade potencial da nossa casa cósmica.
Publicado em 29/03/2024 22h12
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