Um brilho distante que, de repente, começou a vacilar como uma vela quase a apagar conduziu os astrónomos a uma descoberta notável.
A partir de uma análise das variações invulgares numa estrela semelhante ao Sol chamada Gaia-GIC-1, situada a cerca de 11 600 anos-luz, a explicação mais consistente para o seu comportamento anómalo aponta para uma colisão entre dois planetas em formação (ou, mais precisamente, dois corpos jovens do tipo planetesimal) ocorrida muito perto da estrela.
“É impressionante que vários telescópios tenham registado este impacto em tempo real”, afirma o astrónomo Anastasios Tzanidakis, da Universidade de Washington.
“Existem apenas alguns registos de colisões planetárias de qualquer tipo, e nenhum com tantas semelhanças com o impacto que deu origem à Terra e à Lua. Se conseguirmos observar mais momentos destes noutros pontos da galáxia, aprenderemos muito sobre a formação do nosso mundo.”
Gaia-GIC-1: uma estrela do tipo F com um escurecimento sem precedentes
A Gaia-GIC-1 é uma estrela do tipo F, parecida com o Sol, mas mais quente e maior. Tem cerca de 1,7 vezes o raio do Sol e aproximadamente 1,3 vezes a massa solar. Localiza-se junto da constelação austral da Popa, nas regiões externas do disco da Via Láctea.
A sua idade exacta não é fácil de determinar, mas tudo indica que é relativamente estável e bem assente na sequência principal - a fase “adulta” das estrelas, sustentada pela fusão de hidrogénio no núcleo. Estrelas do tipo F tendem a ser pouco propensas a extremos: não apresentam, por exemplo, a actividade turbulenta típica de muitas anãs vermelhas, nem as oscilações estranhas associadas a estrelas no fim de vida, como Betelgeuse.
Por isso, foi particularmente desconcertante observar mudanças tão marcadas no brilho de Gaia-GIC-1. No auge do fenómeno, a estrela chegou a escurecer até cerca de 25%, seguindo um padrão que nunca tinha sido registado desta forma.
O que os grandes rastreios do céu estão a tornar possível
Encontrar provas directas de processos de formação planetária em torno de outras estrelas é difícil. As colisões planetárias ocorrem em escalas relativamente pequenas e desenrolam-se depressa, deixando apenas nuvens de poeira de curta duração (à escala do Universo) que são complicadas de detectar a distâncias galácticas.
Ainda assim, rastreios modernos e extensos - como a missão Gaia - mudaram o panorama. Ao observar grandes porções do céu repetidamente, os astrónomos conseguem medir, para enormes quantidades de estrelas, brilho, cor e posição, procurando alterações subtis no seu comportamento.
No caso de Gaia-GIC-1, as primeiras mudanças foram registadas há quase uma década. No entanto, só quando Tzanidakis revisitou dados mais antigos é que percebeu que havia algo fora do comum.
“A emissão de luz da estrela era muito estável, mas a partir de 2016 surgiram três quedas de brilho. Depois, por volta de 2021, aquilo ficou completamente fora de controlo”, explica.
“Não consigo sublinhar o suficiente: estrelas como o nosso Sol não fazem isto. Quando vimos esta, foi do género: ‘Então, o que se passa aqui?’”
Colisão de planetesimais junto de Gaia-GIC-1: a pista no infravermelho
O astrónomo James Davenport, também da Universidade de Washington, sugeriu que a equipa analisasse a estrela noutra janela do espectro. Foi aí que o enigma ganhou uma nova dimensão.
“A curva de luz no infravermelho era o oposto da luz visível”, diz Tzanidakis.
“À medida que a luz visível começava a tremeluzir e a diminuir, o infravermelho disparava. Isso pode significar que o material que está a bloquear a estrela está quente - tão quente que brilha no infravermelho.”
Este tipo de assinatura é típico de poeira aquecida: quando grãos e detritos absorvem luz estelar, aquecem e reemitem energia sobretudo no infravermelho. Por isso, combinar medições no visível e no infravermelho ajuda a distinguir entre uma variação intrínseca da estrela e um efeito causado por material a passar à sua frente.
As observações apontaram para uma nuvem de poeira com uma massa comparável à de um asteroide grande, próxima de metade da massa do planeta anão Ceres, aquecida a cerca de 900 kelvin. De acordo com a modelação da equipa, existe um tipo de acontecimento capaz de encaixar simultaneamente na massa, na temperatura e no padrão de variação observado.
Como uma série de impactos pode explicar as oscilações de brilho
Uma colisão entre planetesimais consegue produzir a quantidade de poeira e o aquecimento inferidos e, além disso, reproduzir as flutuações estranhas de luminosidade - incluindo o escurecimento inicial e a fase posterior de variabilidade “caótica”.
O cenário proposto é o de dois planetesimais que se foram aproximando progressivamente, podendo ter ocorrido uma sequência de choques de raspão antes do impacto final, mais desorganizado e destrutivo. Esse encadeamento de eventos ajudaria a explicar as quedas de brilho registadas primeiro e, mais tarde, a alteração abrupta e irregular do comportamento luminoso.
A colisão principal, segundo os investigadores, terá acontecido a cerca de 1 unidade astronómica (UA) da estrela hospedeira - aproximadamente a mesma distância que separa a Terra do Sol. Esse detalhe torna o evento particularmente interessante como janela para compreender os anos formativos do nosso próprio Sistema Solar, a origem do nosso planeta e, potencialmente, as condições que permitiram o aparecimento de vida.
Terra, Lua e astrobiologia: porque importa saber se isto é comum
“Quão raro é o acontecimento que criou a Terra e a Lua? Esta pergunta é fundamental para a astrobiologia”, afirma Davenport.
“Parece que a Lua é um dos ingredientes quase mágicos que tornam a Terra um bom lugar para a vida. Pode ajudar a proteger a Terra de alguns asteroides, produz marés oceânicas e padrões meteorológicos que permitem que a química e a biologia se misturem globalmente, e pode até ter um papel na dinâmica da tectónica de placas.”
“Neste momento, não sabemos quão comuns são estas dinâmicas. Mas, se conseguirmos detectar mais colisões destas, vamos começar a descobrir.”
Além de clarificar como se constroem planetas rochosos, observar impactos deste tipo em diferentes sistemas pode ajudar a comparar “receitas” planetárias: quando e onde surge material suficiente para formar mundos, com que frequência ocorrem grandes colisões e quanto tempo persiste a poeira resultante - factores que influenciam directamente a arquitectura final dos sistemas planetários.
A investigação foi publicada nas Cartas do Jornal Astrofísico.
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