Os astrónomos que utilizam o telescópio Gemini South no Chile, operado pelo NOIRLab da NSF (National Science Foundation), observaram a primeira evidência de uma estrela moribunda, semelhante ao Sol, a engolir um exoplaneta. A "arma fumegante" deste acontecimento foi vista num surto longo e de baixa energia da estrela - a assinatura reveladora de um planeta a deslizar ao longo da superfície de uma estrela. Este processo nunca antes visto pode anunciar o destino final da Terra, quando o nosso próprio Sol se aproximar do fim da sua vida, dentro de cerca de cinco mil milhões de anos.

Ao estudar inúmeras estrelas em várias fases da sua evolução, os astrónomos têm conseguido compreender o ciclo de vida das estrelas e a forma como estas interagem com os sistemas planetários que as rodeiam à medida que envelhecem. Esta investigação confirma que, quando uma estrela semelhante ao Sol se aproxima do fim da sua vida, expande-se entre 100 e 1000 vezes o seu tamanho original, acabando por engolir os planetas interiores do sistema. Estima-se que tais eventos ocorram apenas algumas vezes por ano em toda a Via Láctea. Embora observações anteriores tenham confirmado a ocorrência de "engolfamentos planetários", os astrónomos nunca tinham apanhado um em flagrante, até agora.

Com o poder do GSAOI (Gemini South Adaptive Optics Imager) no Gemini South, uma metade do Observatório Internacional Gemini, operado pelo NOIRLab da NSF, os astrónomos observaram a primeira evidência direta de uma estrela moribunda a expandir-se para engolir um dos seus planetas. A evidência deste evento foi encontrada num surto "longo e de baixa energia" de uma estrela na Via Láctea a cerca de 13.000 anos-luz de distância. Este evento, o devorar de um planeta por uma estrela inchada, pressagia provavelmente o destino final de Mercúrio, de Vénus e da Terra quando o nosso Sol começar a sua morte agonizante daqui a cerca de cinco mil milhões de anos.

"Estas observações fornecem uma nova perspetiva para encontrar e estudar os milhares de milhões de estrelas da nossa Via Láctea que já consumiram os seus planetas", diz Ryan Lau, astrónomo do NOIRLab e coautor deste estudo, publicado na revista Nature.

Durante a maior parte da sua vida, uma estrela do tipo do Sol funde hidrogénio em hélio no seu núcleo quente e denso, o que lhe permite fazer frente ao peso esmagador das suas camadas exteriores. Quando o hidrogénio no núcleo se esgota, a estrela começa a fundir hélio em carbono e a fusão do hidrogénio migra para as camadas exteriores da estrela, provocando a sua expansão e transformando a estrela semelhante ao Sol numa gigante vermelha.

No entanto, tal transformação é uma má notícia para qualquer planeta interior no sistema. Quando a superfície da estrela se expande para engolir um dos seus planetas, a sua interação desencadeia um surto espetacular de energia e matéria. Este processo também travaria a velocidade orbital do planeta, fazendo-o mergulhar na estrela.

Infográfico de uma estrela a devorar um planeta. Crédito: Observatório Internacional Gemini/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld

Os primeiros indícios deste evento foram descobertos em imagens óticas do ZTF (Zwicky Transient Facility). A cobertura infravermelha de arquivo pelo NEOWISE (Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer) da NASA, que é capaz de perscrutar ambientes poeirentos em busca de explosões e outros eventos transientes, confirmou então o evento de engolfamento, denominado ZTF SLRN-2020. "A reanálise personalizada, pela nossa equipa, de mapas infravermelhos de todo o céu obtidos pelo NEOWISE, exemplifica o vasto potencial de descoberta de conjuntos de dados nos arquivos dos levantamentos", disse Aaron Meisner, astrónomo do NOIRLab e outro coautor do artigo científico.

A distinção entre um surto de engolfamento planetário e outros tipos de atividades violentas, como proeminências ou ejeções de massa coronal, é difícil e requer observações de alta resolução para identificar a localização de um surto e medições a longo prazo do seu brilho sem contaminação de estrelas próximas.

O Gemini South forneceu estes dados essenciais graças às suas capacidades de óticas adaptativas.

"O Gemini South continua a expandir a nossa compreensão do Universo e estas novas observações apoiam as previsões para o futuro do nosso próprio planeta", disse Martin Still, diretor do programa do Observatório Gemini da NSF. "Esta descoberta é um exemplo maravilhoso dos feitos que podemos realizar quando combinamos operações de telescópios de classe mundial e colaboração científica de ponta".

"Com estes novos e revolucionários levantamentos óticos e infravermelhos, estamos agora a testemunhar a ocorrência de tais eventos em tempo real na nossa própria Via Láctea - uma antevisão do nosso futuro quase certo como planeta", disse Kishalay De, astrónomo no MIT (Massachusetts Institute of Technology) e autor principal do artigo científico.

O surto de engolfamento durou cerca de 100 dias e as características da sua curva de luz, bem como o material ejetado, deram aos astrónomos uma ideia da massa da estrela e do planeta consumido. O material ejetado consistia em cerca de 33 massas terrestres de hidrogénio e cerca de 0,33 massas terrestres de poeira. "É mais material de formação estelar e planetária a ser reciclado, ou 'arrotado', para o meio interestelar graças ao facto de a estrela ter comido o planeta", disse Lau. A partir desta análise, a equipa estimou que a estrela progenitora tem cerca de 0,8-1,5 vezes a massa do nosso Sol e que o planeta engolido tem 1-10 vezes a massa de Júpiter.

Agora que as assinaturas de um engolfamento planetário foram identificadas pela primeira vez, os astrónomos dispõem de melhores métricas que podem utilizar para procurar eventos semelhantes noutras partes do cosmos. Isto será especialmente importante quando o Observatório Vera C. Rubin entrar em funcionamento em 2025. Por exemplo, os efeitos observados da poluição química na estrela remanescente, quando observados noutros locais, podem indicar que ocorreu um engolfamento. A interpretação deste evento também fornece evidências de um elo em falta na nossa compreensão da evolução e do destino final dos sistemas planetários, incluindo o nosso.

"Penso que há algo de notável nestes resultados que nos diz mais sobre a brevidade da nossa existência", diz Lau. "Depois de milhares de milhões de anos no nosso Sistema Solar, a fase final da Terra irá provavelmente terminar num flash que dura apenas alguns meses".

// NOIRLab (comunicado de imprensa)
// Observatório Gemini (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// MIT (comunicado de imprensa)
// Caltech (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)
// Artigo científico (PDF)

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