Esta ilustração mostra uma estrela anã branca a extrair os detritos de objetos despedaçados num sistema planetário. O Telescópio Espacial Hubble deteta a assinatura espectral dos detritos vaporizados que revelou uma combinação de material rochoso metálico e gelado, os ingredientes dos planetas. As descobertas ajudam a descrever a natureza violenta dos sistemas planetários evoluídos e a composição dos seus corpos desintegrados.
Crédito: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
O leito de morte de uma estrela perturbou tão violentamente o seu sistema planetário que a estrela morta deixada para trás, chamada anã branca, está a retirar detritos tanto do alcance interno como externo do sistema. Esta é a primeira vez que os astrónomos observam uma estrela anã branca a consumir tanto material rochoso-metálico como gelado, os ingredientes dos planetas.
Dados de arquivo do Telescópio Espacial Hubble e outros observatórios da NASA foram essenciais no diagnóstico deste caso de canibalismo cósmico. As descobertas ajudam a descrever a natureza violenta dos sistemas planetários evoluídos e podem dizer aos astrónomos mais sobre a composição dos sistemas recém-formados.
Os resultados baseiam-se na análise do material capturado pela atmosfera da estrela anã branca próxima G238-44. Uma anã branca é o que resta de uma estrela como o nosso Sol, depois de ter libertado as suas camadas exteriores e deixado de queimar combustível através da fusão nuclear. "Nunca tínhamos visto ambos os tipos de objetos a acumular-se numa anã branca ao mesmo tempo," disse Ted Johnson, investigador principal e recente licenciado da UCLA (Universidade da Califórnia em Los Angeles). "Ao estudar estas anãs brancas, esperamos obter uma melhor compreensão dos sistemas planetários que ainda se encontram intactos."
As descobertas são também intrigantes porque pequenos objetos gelados são creditados por chocarem e "irrigarem" planetas secos e rochosos no nosso Sistema Solar. Pensa-se que, há milhares de milhões de anos atrás, cometas e asteroides entregaram água à Terra, criando as condições necessárias para a vida como a conhecemos. A composição dos corpos detetados a "choverem" para a anã branca implica que os reservatórios de gelo podem ser comuns entre os sistemas planetários, disse Johnson.
"A vida tal como a conhecemos requer um planeta rochoso coberto com uma variedade de elementos como carbono, azoto e oxigénio," disse Benjamin Zuckerman, professor da UCLA e coautor. "As abundâncias dos elementos que vemos nesta anã branca parecem exigir um corpo parente rochoso e um corpo parente volátil - o primeiro exemplo que encontramos entre os estudos de centenas de anãs brancas."
Derby de demolição
As teorias da evolução dos sistemas planetários descrevem a transição entre a fase de gigante vermelha e da anã branca como um processo caótico. A estrela perde rapidamente as suas camadas exteriores e as órbitas dos planetas mudam drasticamente. Pequenos objetos, como asteroides e planetas anões, podem aventurar-se demasiado perto de planetas gigantes e ser enviados a cair em direção à estrela. Este estudo confirma a verdadeira escala desta violenta fase caótica, mostrando que até 100 milhões de anos após o início da sua fase de anã branca, a estrela é capaz de capturar e consumir simultaneamente material das suas regiões semelhantes às nossas cinturas, a de asteroides e a de Kuiper.
A massa total estimada eventualmente devorada pela anã branca neste estudo pode não ser mais do que a massa de um asteroide ou pequena lua. Embora a presença de pelo menos dois objetos que a anã branca está a consumir não tenha sido medida diretamente, é provável que um seja rico em metais como um asteroide e o outro seja um corpo gelado semelhante ao que se encontra no limite do nosso Sistema Solar, na cintura de Kuiper.
Embora os astrónomos tenham catalogado mais de 5000 exoplanetas, o único planeta onde temos algum conhecimento direto da sua composição interior é a Terra. O canibalismo da anã branca proporciona uma oportunidade única de "desmontar" planetas e ver do que eram feitos quando se formaram pela primeira vez em torno da estrela.
A equipa mediu a presença de azoto, oxigénio, magnésio, silício e ferro, entre outros elementos. A deteção de ferro numa abundância muito elevada é evidência para núcleos metálicos de planetas terrestres, como a Terra, Vénus, Marte e Mercúrio. Uma abundância inesperadamente elevada de azoto levou-os a concluir a presença de corpos gelados. "O melhor ajuste para os nossos dados foi uma mistura de quase dois-para-um de material semelhante a Mercúrio e material cometário, que é feito de gelo e poeira," disse Johnson. "O ferro e o azoto gelado sugerem, cada um, condições de formação planetária extremamente diferentes. Não há nenhum objeto conhecido do Sistema Solar com tanto de ambos."
Morte de um sistema planetário
Quando uma estrela como o nosso Sol se expande para uma gigante vermelha inchada, no final da sua vida, começa a libertar massa soprando as suas camadas exteriores. Uma consequência disto pode ser a dispersão gravitacional de pequenos objetos como asteroides, cometas e luas por quaisquer planetas grandes restantes. Tal como um jogo de pinball, os objetos sobreviventes podem ser atirados para órbitas altamente excêntricas.
"Após a fase de gigante vermelha, a estrela anã branca que resta é compacta - não maior do que a Terra. Os planetas podem acabar por se aproximar demasiado da estrela e sentir poderosas forças de maré que os despedaçam, criando um disco gasoso e poeirento que acaba por cair sobre a superfície da anã branca", explicou Johnson.
Os investigadores estão a analisar o cenário final da evolução do Sol, daqui a 5 mil milhões de anos. A Terra poderá ser completamente vaporizada juntamente com os planetas interiores. Mas as órbitas de muitos dos asteroides na cintura principal serão gravemente perturbadas por Júpiter e acabarão por cair sobre a anã branca em que o Sol eventualmente se transformará.
Durante mais de dois anos, o grupo de investigação da UCLA, da Universidade da Califórnia em San Diego e da Universidade de Kiel na Alemanha, trabalhou para desvendar este mistério, analisando os elementos detetados na estrela anã branca catalogada como G238-44. A sua análise inclui dados do aposentado FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer) da NASA, do instrumento HIRES (High Resolution Echelle Spectrometer) montado no Observatório Keck no Hawaii e dos COS (Cosmic Origins Spectrograph) e STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) do Telescópio Espacial Hubble.
Os resultados da equipa foram apresentados numa conferência de imprensa da Sociedade Astronómica Americana no passado dia 15 de junho de 2022.
|
|
Este diagrama ilustrado do sistema planetário G238-44 traça a sua destruição. A minúscula estrela anã branca está no centro da ação. Um disco de acreção muito fraco é composto pelos pedaços de corpos estilhaçados que caem sobre a anã branca. Os restantes asteroides e corpos planetários constituem um reservatório de material em redor da estrela. Podem ainda existir no sistema planetas gigantes gasosos. Muito mais longe está uma cintura de corpos gelados, tais como cometas, que em última análise também alimentam a estrela morta.
Crédito: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
// NASA (comunicado de imprensa)
// UCLA (comunicado de imprensa)
Saiba mais
Notícias relacionadas:
Sky & Telescope
SPACE.com
PHYSORG
Universe Today
science alert
TSF
Anãs brancas:
NASA
Wikipedia
FUSE:
NASA
Universidade Johns Hopkins
Wikipedia
Observatório W. M. Keck:
Página principal
Wikipedia
HIRES
Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA
ESA
Hubblesite
STScI
SpaceTelescope.org
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais |
