Com base na análise do elemento químico berílio, um estudo colaborativo indica que sistemas planetários estáveis — capazes de sustentar a vida — podem ser incomuns no Universo.
Cientistas do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP, em colaboração com pesquisadores da Polônia, Austrália, China e Itália, descobriram uma nova maneira de identificar estrelas que engoliram seus planetas, baseando-se unicamente na composição química de um único elemento: o berílio.
O estudo, descrito em artigo publicado na revista científica Astronomy & Astrophysics, sugere que sistemas planetários estáveis, como o nosso Sistema Solar, com potencial para o desenvolvimento de formas complexas de vida, podem ser menos comuns do que se pensava anteriormente.
Estrelas gêmeas com composições distintas
- Em um sistema estelar binário, ambas as estrelas nascem aproximadamente ao mesmo tempo e da mesma nuvem (presumivelmente homogênea); portanto, espera-se que sejam compostas pelo mesmo material. No entanto, o par “gêmeo” HD 129171/HD 129209 é um dos vários sistemas identificados com composições químicas surpreendentemente diferentes;
- Diante dessa constatação, os astrônomos buscam entender por que alguns pares binários gêmeos apresentam composições químicas heterogêneas;
- Há duas explicações possíveis: ou as teorias atuais de formação estelar se baseiam em premissas incorretas — ou seja, as nuvens que formam estrelas não são homogêneas e precisam de revisão —, ou uma das estrelas passou por um fenômeno que alterou sua composição, como a ingestão de um planeta, uma ocorrência ainda não totalmente compreendida.
Para distinguir entre esses dois cenários, os astrônomos recorrem às pistas contidas na composição química das estrelas. “Podemos separar os elementos químicos em dois grupos: aqueles geralmente encontrados no estado gasoso, chamados elementos voláteis, e aqueles geralmente encontrados no estado sólido, chamados elementos refratários”, explicou a astrônoma Anne Rathsam, doutoranda do IAG e principal autora do estudo, ao Jornal da USP.
“Se as diferenças entre as estrelas resultam da ingestão de um planeta rochoso por uma delas, esperamos que os elementos refratários apresentem as maiores diferenças. Por outro lado, se as diferenças são primordiais e causadas por sua formação, elementos refratários e voláteis se comportariam, em princípio, de forma semelhante.”
As pistas do lítio e do berílio
Os pesquisadores também realizaram um estudo detalhado de dois elementos refratários que podem fornecer pistas essenciais: o lítio e o berílio. “Esses elementos são lentamente destruídos pelas estrelas conforme envelhecem e, portanto, é fácil identificar uma quantidade de lítio ou berílio maior do que a esperada”, disse Rathsam.
Além disso, nenhum dos elementos é produzido dentro das estrelas; portanto, a única maneira de aumentar sua abundância é pela acreção de material rochoso. Consequentemente, eles podem fornecer evidências importantes de planetas sendo engolidos. No entanto, como esses elementos são destruídos dentro das estrelas, as assinaturas da ingestão planetária desaparecem com o tempo.
Como o lítio é muito mais sensível às condições no interior estelar do que o berílio, ele é destruído mais facilmente, o que significa que a assinatura de berílio pode persistir por mais tempo e facilitar a detecção desses eventos por meio das abundâncias de berílio. Ainda assim, devido às inúmeras dificuldades envolvidas na análise do berílio, estudos anteriores de candidatos à ingestão planetária não haviam investigado esse elemento.
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Elementos químicos nas estrelas
Com base em dados obtidos com o Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES), montado no Very Large Telescope (VLT) de 8,2 metros do Observatório Europeu do Sul, no Chile, a equipe determinou as quantidades de lítio, berílio e outros elementos químicos nas estrelas HD 129171 e HD 129209. O espectrógrafo age como um prisma, decompondo a luz estelar em diferentes frequências e revelando assinaturas únicas para cada elemento.
“Ao examinar cuidadosamente as diferenças no conteúdo de cada um dos elementos químicos estudados, descobrimos que a estrela primária, HD 129171, é mais rica em elementos refratários do que a HD 129209, e quanto mais refratário o elemento, maior a diferença na composição. Interpretamos esses dados como evidência de que a diferença química entre as estrelas ocorreu devido à ingestão planetária”, afirmou a pesquisadora.
Além disso, a HD 129171 aparece enriquecida em lítio e berílio, como esperado no cenário de ingestão planetária. “Com isso, demonstramos, pela primeira vez, que a detecção de diferenças de berílio em um par binário pode servir como indicador de ingestão planetária. Agora podemos potencialmente identificar estrelas que engoliram seus planetas com base apenas em suas abundâncias de berílio.”
Implicações para a vida no Universo
A possibilidade de que planetas sendo engolidos sejam a principal causa da falta de homogeneidade química em alguns sistemas estelares binários levanta reflexões interessantes sobre a vida no Universo.
“No Sistema Solar, temos oito exemplos de planetas bem-comportados, com baixa excentricidade e sem migração radial — exceto, talvez, por episódios moderados de migração no passado —, e é fácil acreditar que esse seja o exemplo típico de sistemas planetários por toda a Galáxia, e talvez por todo o Universo”, explicou Rathsam.
“No entanto, se as inomogeneidades químicas entre estrelas em sistemas binários surgem da ingestão planetária, isso significaria que uma fração significativa da população planetária tem órbitas instáveis e é eventualmente engolida por suas estrelas hospedeiras”, esclareceu a pesquisadora.
“Uma implicação interessante é que isso tornaria a existência de vida avançada ainda mais improvável, porque ela não apenas precisaria surgir, persistir e evoluir por milhões de anos, mas também precisaria surgir em um planeta com órbita circular e sem grandes perturbações gravitacionais, garantindo assim sua continuidade.”
O estudo foi descrito no artigo Planet Engulfment in the Chemically Anomalous HD 129171/HD 129209 Pair, de Anne Rathsam e colaboradores.
A equipe de pesquisa foi composta por Anne Rathsam (IAG da USP – Brasil; Leibniz Institut für Astrophysik Potsdam – Alemanha), Jorge Meléndez (IAG e Osservatorio Astronomico di Padova – Itália), Rodolfo Smiljanic (Academia Polonesa de Ciências – Polônia), Fan Liu (Academia Chinesa de Ciências – China e Monash University – Austrália) e Lorenzo Spina (Osservatorio Astronomico di Padova e Osservatorio Astrofisico di Arcetri – Itália).
Baseado em observações coletadas no Observatório Europeu do Sul, o estudo foi financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).
O post Brasileiros identificam estrelas devoradoras de planetas com nova técnica apareceu primeiro em Olhar Digital.
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