De acordo com uma nova pesquisa, podemos começar a escrever o elogio a quatro exoplanetas em torno de uma estrela semelhante ao Sol, a cerca de 57 anos-luz de distância. Mas não há pressa; temos cerca de um bilhão de anos antes que a estrela se torne uma gigante vermelha e comece a consumi-los.
A estrela é Rho Coronae Borealis, uma estrela anã amarela como o nosso Sol. Está na constelação Corona Boreal e tem quase a mesma massa, raio e luminosidade do Sol.
Mas onde o Sol tem cerca de cinco bilhões de anos, o RCB tem o dobro disso, o que significa que a sua fase de gigante vermelha está iminente, pelo menos em termos astrofísicos.
Um novo artigo publicado no The Astrophysical Journal apresenta estes resultados e levanta algumas questões sobre o que acontece aos exoplanetas na zona habitável de uma estrela quando a estrela se torna uma gigante vermelha.
O artigo é “Prognóstico de Engolfo Planetário no Sistema Rho CrB”, e o único autor é Stephen R. Kane, do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias da Universidade da Califórnia, Riverside.
“A evolução estelar pós-sequência principal pode resultar em alterações dramáticas, e ocasionalmente traumáticas, na arquitetura do sistema planetário, como a perturbação das marés dos planetas e o engolfamento pela estrela hospedeira”, escreve Kane.
Rho Coronae Borealis é antiga e brilhante, tornando-a “… um caso particularmente interessante de evolução avançada da sequência principal”, de acordo com Kane. Não só porque é semelhante ao Sol e é facilmente observável, mas também porque acolhe quatro exoplanetas.
Kane usou modelos de evolução estelar para tentar determinar o futuro de Rho Coronae Borealis e o futuro de seus planetas. Dentro de 1 a 1,5 bilhão de anos, a estrela deixará a sequência principal e se tornará uma gigante vermelha.
Os gigantes vermelhos podem atingir proporções épicas e alguns podem expandir-se até bilhões de quilómetros de diâmetro. Quando o nosso Sol se tornar um em vários milhares de milhões de anos, a sua forma inchada provavelmente consumirá ou pelo menos destruirá todos os planetas interiores.
Rho CrB não é diferente.
Possui quatro exoplanetas conhecidos chamados Rho Coronae Borealis b, c, d e e. Eles são nomeados em ordem de descoberta, não em distância da estrela. Os três planetas em maior perigo são e, b e c, os planetas mais próximos da estrela.
Os quatro planetas variam em massa desde a super-Terra até Júpiter. Todos eles estão muito mais próximos da estrela do que a Terra está do Sol, e os dois planetas mais internos estão mais próximos da sua estrela do que Mercúrio está do Sol. Eles estão firmemente amontoados em seu sistema solar interno, e é isso que significa sua destruição.
A pesquisa mostra que e,b e c estão na pior posição. Rho CrB pode engolir totalmente esses três planetas.
A absorção de planetas por uma estrela em expansão pode ter resultados diferentes dependendo da arquitetura geral do sistema. Os planetas podem levar décadas para espiralar em direção à estrela. No caminho, eles podem ser destruídos pela evaporação. Eles também podem ser destruídos pela perturbação das marés quando atingem o limite de Roche. Nesse caso, eles aumentam o volume da estrela, ajudando-a a inchar ainda mais.
Para planetas com massa sub-Júpiter entre 3 e 5 UA, o seu destino está selado de acordo com algumas pesquisas. Não há escapatória. Mas para outros, apesar das circunstâncias terríveis, pode haver uma saída.
Às vezes, mostram os modelos científicos, os planetas começam a interagir gravitacionalmente de maneiras diferentes uns com os outros à medida que a estrela aumenta. À medida que a estrela se expande, ela também perde massa à medida que continua a fundir material. Isto cria efeitos de maré no sistema e, em alguns casos, pode levar os planetas a ressonâncias de movimento médias e também afastá-los da estrela. Portanto, há uma rota de fuga potencial. No entanto, é difícil determinar com tanta antecedência o que exatamente pode acontecer.
Mas se alguns sobreviverem, os investigadores pensam que podem sobreviver enquanto a estrela deixa o Ramo Gigante Vermelho (RGB) para trás. Eles podem até sobreviver quando a estrela entra na fase do Ramo Gigante Assintótico (AGB).
A fase AGB é semelhante à fase RGB, mas as estrelas RGB têm químicas ligeiramente diferentes em seus núcleos e conchas. Mas os detalhes da estrela não são tão críticos para o destino dos planetas.
Existe uma possível rota de fuga para alguns dos planetas, mas as mesmas interações de marés que podem resgatar um planeta também podem funcionar contra ela. As interações também podem levar um planeta para dentro, em direção à estrela, para um desaparecimento anterior. Os pesquisadores estão tentando ativamente compreender todos esses processos observando estrelas que estão saindo da sequência principal.
Para entender o que pode acontecer no sistema Rho CrB, Kane traçou a massa, luminosidade e raio futuros da estrela.
Kane também traçou as mudanças pelas quais a estrela passará juntamente com as posições dos quatro exoplanetas. Isso coloca em relevo o perigo que os planetas enfrentam.
Então, quantos detalhes os modelos e simulações podem fornecer quando se trata das especificidades de Rho CrB e seus planetas?
“Embora todos os planetas entrem na atmosfera estelar de Rho CrB, os seus prognósticos individuais variam consideravelmente,” explica Kane.
O planeta e, o planeta mais interno, é provavelmente terrestre. Será o primeiro a desaparecer e provavelmente evaporará à medida que a estrela o envolver profundamente. Sua morte pode ser rápida.
O planeta b é o mais massivo dos quatro, com quase 350 massas terrestres. É mais massivo que Júpiter e, à medida que entra na atmosfera em expansão da estrela, o arrasto fará com que ela entre em espiral. O seu destino é a perturbação das marés, pois simplesmente não será capaz de se segurar.
O destino do planeta b pode influenciar o destino do planeta c. Se o material do planeta b fizer a estrela inchar o suficiente, isso poderá acelerar o desaparecimento do planeta c por engolfamento. O mesmo inchaço estelar e expansão radial também podem acelerar o desaparecimento do planeta d por engolfamento, tudo antes de a estrela deixar para trás a sua fase RGB.
Os planetas c e d têm a mesma massa de Netuno e provavelmente perderiam sua massa por evaporação à medida que espiralassem em direção à estrela.
Infelizmente, a modelagem não levou em conta a dinâmica orbital. Mas é possível que um planeta consiga escapar de todo esse caos. O Planeta D é o único mundo com chance de escapar.
“Nosso modelo ainda não incluiu os efeitos da dinâmica orbital, que tem o potencial de fazer com que o planeta d migre ainda mais para fora e possivelmente escape do engolfamento”, escreve Kane. Se isso acontecer, terá uma chance de sobreviver por muito mais tempo, possivelmente em uma zona habitável recém-estabelecida.
Isso é possível, mas improvável neste caso. “Uma vez que os planetas internos de Rho CrB são engolfados antes da fase AGB, é improvável que a dinâmica orbital desempenhe um papel importante no sistema durante e após a perda de massa estelar”, escreve ele.
Não há como saber com certeza o que acontecerá neste sistema. Mas os astrofísicos estão ocupados observando outros sistemas solares em busca de pistas. Não há muitas evidências observáveis de engolfamento até agora, mas isso não significa que não esteja acontecendo.
“Até agora, as evidências observacionais de assinaturas de engolfamento planetário permaneceram relativamente escassas, sugerindo que os cenários de engolfamento são mais raros do que o esperado ou que a detecção de assinaturas é mais desafiadora do que o previsto”, afirma o artigo.
As especificidades detalhadas do Rho CrB podem estar além do nosso alcance observacional ou do alcance de nossas simulações e modelos, por enquanto. Mas não há como negar as potenciais consequências catastróficas.
“A evolução das estrelas através da sua progressão na sequência principal, expansão para uma estrela gigante e depois contração final para uma anã branca, tem consequências profundas para os planetas em órbita”, escreve Kane.
“Dadas as massas e os semieixos maiores dos quatro planetas conhecidos, prevemos que o planeta e irá evaporar dentro da atmosfera estelar, o planeta b entrará em espiral e será perturbado pelas marés, potencialmente inflando ainda mais a estrela, e o planeta c irá evaporar dentro do atmosfera estelar.”
O destino do planeta d é um pouco menos certo, mas provavelmente também será destruído. Provavelmente irá evaporar dentro da estrela no final da fase AGB.
É possível que existam outros planetas dentro da zona habitável que não tenham sido detectados. Se houver, eles podem sobreviver à evolução estelar no interior da borda interna do HZ durante a fase RGB/AGB. Mas depois disso, a estrela será uma anã branca. Esses planetas, se existirem, estarão bem fora do novo HZ naquele momento.
Parte da compreensão do que acontece aos sistemas solares quando as suas estrelas deixam a sequência principal reside numa imagem precisa das populações dos seus planetas. Planetas gigantes em órbitas distantes podem afetar o destino dos planetas do sistema interno, potencialmente mudando suas órbitas e movendo-os para distâncias mais seguras.
Esses tipos de planetas são difíceis de detectar com o método de trânsito, mas medições aprimoradas de velocidade radial no futuro poderão encontrar mais deles.
Esta investigação é particularmente interessante porque o nosso Sol se tornará uma gigante vermelha e, eventualmente, uma anã branca. O que acontecerá com nossa casa?
Não se sabe, mas a Terra está em perigo. Poderia ser destruído ou poderia migrar ainda mais para fora. De qualquer forma, o nosso Sistema Solar nunca mais será o mesmo.
Felizmente, está tão longe no futuro que é apenas uma curiosidade para nós.
Publicado em 06/11/2023 09h28
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