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Cientista da USP desvenda como estrelas tipo o Sol 'engolem' seus planetas

Imagem artística de engolfamento de planeta - Vanderbilt University/Fapesp
Imagem artística de engolfamento de planeta Imagem: Vanderbilt University/Fapesp

José Tadeu Arantes

Da Agência FAPESP

30/08/2021 13h12

Em sistemas planetários formados por estrelas semelhantes ao Sol, mas que apresentam processos dinâmicos severos que causam reconfigurações em sua arquitetura, alguns planetas podem ter sido "devorados" pela estrela hospedeira.

Uma equipe internacional de astrônomos — liderada por Lorenzo Spina, do Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), de Pádua, Itália, e incluindo Jorge Meléndez, do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP) — estudou a composição química de estrelas de tipo solar em mais de cem sistemas binários, a fim de identificar assinaturas de planetas eventualmente "engolidos". Artigo a respeito foi publicado hoje (30/08) na revista Nature Astronomy.

"Em um sistema binário, as duas estrelas são formadas a partir do mesmo material e, portanto, deveriam ser quimicamente idênticas. No entanto, quando um planeta cai em uma estrela, ele é dissolvido na região mais externa do interior estelar, chamada de zona convectiva, e pode modificar a composição dessa região, aumentando o conteúdo de elementos químicos, ditos 'refratários', que são abundantes em planetas rochosos. Nas estrelas cujas assinaturas indicam o engolfamento de planetas são observadas quantidades maiores de lítio e de ferro em relação à sua estrela companheira gêmea do sistema binário", diz Meléndez à Agência FAPESP.

Segundo o pesquisador, o lítio é destruído no interior das estrelas, mas preservado no material que compõe os planetas. Portanto, uma abundância anormalmente alta desse elemento químico em uma estrela pode indicar que o material planetário foi engolido por ela.

O estudo baseou-se em observações de 31 pares binários, portanto, de 62 estrelas, obtidas com o espectrógrafo HARPS no telescópio de 3,6 metros do Observatório de La Silla, operado pelo European Southern Observatory (ESO). Os dados levantados no local foram complementados com resultados anteriores, já consignados na literatura especializada.

O Observatório de La Silla localiza-se no deserto do Atacama, nos Andes chilenos, em uma região extremamente seca, solitária e distante da poluição luminosa, que apresenta um dos céus noturnos mais escuros da Terra.

"Esta foi a maior amostra já estudada de estrelas similares em sistemas binários e os resultados mostraram que pelo menos um quarto das estrelas de tipo solar 'devoram' seus próprios planetas. A descoberta sugere que uma fração significativa dos sistemas planetários teve um passado muito dinâmico — ao contrário do nosso Sistema Solar, que preservou uma arquitetura ordenada", afirma Meléndez.

De acordo com o coordenador do estudo, Lorenzo Spina, "a busca por planetas semelhantes à Terra é como procurar uma 'agulha no palheiro'. Contudo, esse resultado abre a possibilidade de usar abundâncias de certos elementos químicos para identificar estrelas com composição similar à do Sol". Estrelas deficientes em elementos ditos refratários apresentam maior probabilidade de hospedar estruturas análogas à de nosso Sistema Solar.

Um sistema binário bastante estudado é 16 Cygni, situado a uma distância de aproximadamente 69 anos-luz da Terra. O sistema é formado por duas estrelas anãs amarelas parecidas com o Sol, 16 Cygni A e 16 Cygni B. E talvez englobe também uma estrela anã vermelha.

Estima-se que 16 Cygni A e 16 Cygni B estejam separadas por uma distância de 860 UA [sendo UA, a unidade astronômica, definida pela distância entre a Terra e o Sol]. Para efeito de comparação, a distância entre o Sol e a chamada Heliopausa, que constitui a fronteira mais distante do Sistema Solar, é estimada entre 110 e 160 UA.

Apesar da enorme distância que separa as duas estrelas gêmeas, a órbita fortemente excêntrica de um planeta maior do que Júpiter que orbita a estrela 16 Cygni B talvez se deva à perturbação gravitacional produzida pela estrela 16 Cygni A.

"É interessante notar que a componente 16 Cygni A, que não tem nenhum planeta detectado, é sobreabundante em elementos refratários, o que sugere que talvez essa estrela já tenha engolido planetas", comenta Meléndez.

A pesquisa teve apoio da FAPESP, por meio de projeto Temático "Espectroscopia de alta precisão: das primeiras estrelas aos planetas", coordenado por Meléndez.

O artigo Chemical evidence for planetary ingestion in a quarter of Sun-like stars pode ser acessado em: www.nature.com/articles/s41550-021-01451-8.