Planeta que orbita estrela morta oferece um vislumbre do destino do sistema solar

Este mundo, do tamanho de Júpiter, evitou por pouco a destruição quando a sua estrela começou a inchar durante a sua morte lenta – exatamente como o nosso sol poderá fazer daqui a cerca de cinco mil milhões de anos.

Publicado 15/10/2021, 12:01
Planeta gigante gasoso

Foi descoberto recentemente um planeta gigante gasoso a orbitar uma estrela anã branca, proporcionando um vislumbre de como poderá ser o nosso próprio sistema solar depois de o sol se expandir numa estrela gigante vermelha e destruir a maioria dos planetas interiores.

Ilustração de Adam Makarenko, W. M. Keck Observatory

Talvez o planeta mais afortunado da Via Láctea esteja a cerca de 6.500 anos-luz de distância, em direção ao centro da nossa galáxia – um enorme mundo gasoso que escapou por pouco à obliteração por parte da sua estrela moribunda.

Os astrónomos detetaram o sistema, descrito esta semana na revista científica Nature, quando o planeta e a sua estrela distorceram a luz estelar de fundo. Este mundo distante e afortunado do tamanho de Júpiter está a orbitar um cadáver estelar minúsculo – uma estrela anã branca do tamanho da Terra que em tempos já foi muito semelhante ao nosso sol. À medida que esta estrela foi envelhecendo, expandiu-se em gigante vermelha antes de colapsar numa densa anã branca – um processo que pode facilmente destruir os planetas em órbita.

“Este planeta podia facilmente ter desaparecido”, diz Juliette Becker, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, que não esteve envolvida na deteção. “É muito provável que tenha escapado por pouco à destruição.”  

Se o planeta orbitasse um pouco mais próximo a estrela, podia ter sofrido uma série de destinos catastróficos, desde incineração até destruição – um dos quais poderá ser o da Terra quando o sol moribundo se transformar em estrela gigante vermelha. Os cientistas suspeitam que este sistema planetário alienígena pode ser análogo à aparência das nossas redondezas solares quando o sol desvanecer em brasas.

“Este sistema é muito semelhante ao que estimamos encontrar nos estágios finais do nosso sistema solar”, diz o autor do estudo, David Bennett, do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA.

Este sistema também ajuda os cientistas a compreender com que frequência é que os planetas podem sobreviver à morte violenta das suas estrelas. “Se a presença de planetas intactos for comum em torno de anãs brancas, então existem mais planetas do que pensávamos”, diz o astrónomo Scott Gaudi, da Universidade de Ohio.

“Isto significa que a nossa contagem de planetas na galáxia provavelmente tem sido subestimada até agora”, diz Scott. “No campo dos exoplanetas, é engraçado porque em cada pedra que viramos, encontramos um novo planeta.”

Uma despedida gloriosa e abrasadora

À medida que as estrelas envelhecem, ficam sem hidrogénio para alimentar as fornalhas nucleares que têm nas suas entranhas, desencadeando uma sequência de eventos que pode ser muito perigosa para qualquer planeta em órbita. Daqui a cerca de cinco mil milhões de anos, é isso que vai acontecer ao sol – e quando acontecer, a Terra vai estar em apuros.

Lentamente, o sol faminto de hidrogénio transformar-se-á numa estrela gigante vermelha. À medida que se expande, incinera e engole Mercúrio e depois Vénus. A Terra, se escapar à incineração, será muito provavelmente dilacerada pela gravidade da estrela. Marte é capaz de estar longe o suficiente para sobreviver. No sistema solar exterior, os quatro planetas gigantes serão sacudidos, provavelmente para órbitas mais distantes – embora, em alguns casos particulares, possam ser completamente expulsos do sistema solar ou até mesmo projetados em direção ao sol.

“Há uma série de coisas verdadeiramente estranhas que podem acontecer aos planetas conforme a estrela evolui”, diz Juliette Becker. “É um processo bastante violento, sobretudo para os planetas na parte interior do sistema.”

Cerca de mil milhões de anos depois de se expandir em gigante vermelha, o sol vai colapsar num corpo estelar denso – uma estrela anã branca com cerca de metade da sua massa original, comprimida numa esfera do tamanho da Terra. Este processo também pode provocar estragos nos planetas mais próximos. Os mundos que sobreviverem vão ficar num espaço bastante diferente do anterior. E mesmo que os quatro planetas gigantes consigam sobreviver, há muitas probabilidades de desaparecerem todos ao longo de milhares de milhões de anos devido aos encontros com estrelas passageiras.

Sobreviver ao inferno

Embora os astrónomos acreditem que os planetas podem sobreviver às mortes caóticas das suas estrelas anfitriãs, ainda não encontraram muitos exemplos de planetas que sobreviveram a este inferno. O sistema recém-descrito foi identificado pela primeira vez em 2010 pelos cientistas com a ajuda do projeto de colaboração Microlensing Observations in Astrophysics, quando o planeta sobrevivente e a sua estrela anã branca ficaram exatamente à frente de uma estrela mais distante em pano de fundo.

Este alinhamento permitiu que a gravidade dos dois corpos estelares ampliasse e distorcesse a luz das estrelas distantes, produzindo o que os astrónomos chamam evento de microlente. Até agora, este método já revelou a presença de cerca de 90 mundos, incluindo alguns planetas que flutuam livremente, ou mundos “rebeldes”, que se afastaram das suas estrelas natais e vagueiam sozinhos pela galáxia.

A precisão com que o planeta gigante e a anã branca dobraram a luz das estrelas de fundo revelou várias características cruciais do sistema, incluindo o seu movimento no céu, a presença de uma estrela e de um planeta com uma longa órbita. As observações também ajudaram os astrónomos a calcular as massas relativas dos dois objetos. O sistema, denominado MOA-2010-BLG-477Lb, intrigou desde logo os astrónomos, mas seriam necessários vários anos até estes conseguirem ter uma visão mais aproximada.

“Quando acontece um evento [de microlente], é difícil distinguir a estrela de primeiro plano da estrela de fundo, porque ambas precisam de estar exatamente alinhadas”, diz David Bennett. “Portanto, temos de esperar até que se separem.”

Em 2015, David e os seus colegas usaram o poderoso telescópio Keck-II, que está localizado no topo de Mauna Kea, no Havai, para procurar a estrela. Os investigadores sabiam qual era a distância que o sistema devia ter viajado durante estes cinco anos – e focaram o telescópio no alvo, perscrutaram a escuridão, mas não encontraram nada parecido com a estrela que procuravam – só encontraram uma estrela diferente, a mover-se na direção oposta.

A equipa repetiu as observações em 2016 e novamente em 2018, mas ambas falharam. Porém, os investigadores sabiam que o sistema tinha de estar lá, com base na distorção da luz das estrelas. Os resultados infrutíferos indicavam a David e aos seus colegas que o que procuravam era tão obscuro que nem sequer o telescópio Keck conseguia detetar.

“Sabíamos que devia ser uma estrela escura com uma massa um pouco inferior à do nosso sol, e as anãs brancas são a escolha mais óbvia”, diz David.

Depois de fazer mais alguns cálculos, a equipa concluiu que o sistema envolvia um mundo com a massa de Júpiter e uma estrela anã branca com cerca de metade da massa do sol. A órbita do planeta coloca-o cerca de 2.8 vezes mais longe da sua estrela do que a Terra orbita o sol, colocando-o aproximadamente no mesmo lugar que o cinturão de asteroides no nosso sistema solar.

“Este planeta está onde esperamos a formação de planetas gigantes”, diz Scott Gaudi. “E isso mostra que estes planetas análogos de Júpiter podem sobreviver à evolução de uma estrela semelhante ao sol.”

De alguma forma, este mundo massivo cresceu e viveu no lugar certo para evitar as consequências letais da transformação da sua estrela – uma distância que depende não só da estrela moribunda, mas também das características do planeta e dos movimentos de quaisquer planetas nas redondezas.

Procurar mais planetas a orbitar anãs brancas

Os astrónomos já tinham encontrado evidências de planetas a orbitar anãs brancas, mas nenhuma dessas deteções foi exatamente como esta. Em 2019, uma equipa internacional de astrónomos detetou um anel de destroços gasosos em torno de uma anã branca e presumiu que um pequeno e denso remanescente planetário podia estar embutido nos destroços – um mundo destruído por um destino inevitável semelhante ao da Terra. Também foram identificados vários outros anéis de detritos, considerados restos fragmentados de planetas e asteroides.

No ano passado, outra equipa que usou o instrumento TESS de deteção de exoplanetas da NASA identificou um planeta candidato – um mundo gigante – a orbitar completamente uma anã branca em apenas 34 horas. Este planeta está tão perto da sua estrela anfitriã que teria sido definitivamente engolido durante a fase de gigante vermelha, diz Juliette Becker. “O que significa que teve de migrar para esta localização depois de a estrela se ter transformado em anã branca.”

Ao longo das últimas duas décadas, os cientistas também observaram manchas de elementos químicos nas faces de estrelas anãs brancas – as migalhas de mundos rochosos que foram mastigados.

Todas estas observações, juntamente com o sistema descoberto recentemente, sugerem que alguns planetas podem sobreviver às transformações evolutivas das suas estrelas anfitriãs – pelo menos durante algum tempo. Mas os processos que determinam se um planeta sobrevive ou não ainda são difusos.

O Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA, que tem lançamento previsto para meados da década de 2020, pode revelar muitos dos planetas que orbitam anãs brancas. E consoante os astrónomos detetam mais planetas a circular estes corpos estelares, mais aprendem sobre a forma como os torpores da morte de uma estrela alteram a arquitetura dos sistemas planetários, permitindo-nos vislumbrar o futuro do nosso próprio sistema solar.

O sistema recém-descoberto até pode ter planetas adicionais a orbitar a anã branca, diz David Bennett. Apesar de o nosso planeta não sobreviver à morte dramática do sol – pelo menos num estado que seja reconhecível – talvez outros mundos consigam sobreviver, e o sistema solar vai continuar vivo e em transformação.
 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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