A busca por planetas fora do nosso Sistema Solar – exoplanetas – é um dos campos de crescimento mais rápido da astronomia.
Nas últimas décadas, mais de 5.000 exoplanetas foram detectados e os astrônomos agora estimam que, em média, haja pelo menos um planeta por estrela em nossa galáxia.
Muitos esforços de pesquisa atuais visam detectar planetas semelhantes à Terra adequados para a vida. Esses esforços se concentram nas chamadas estrelas da “sequência principal”, como o nosso Sol – estrelas que são alimentadas pela fusão de átomos de hidrogênio em hélio em seus núcleos e permanecem estáveis por bilhões de anos. Mais de 90% de todos os exoplanetas conhecidos até agora foram detectados em torno de estrelas da sequência principal.
Como parte de uma equipe internacional de astrônomos, estudamos uma estrela que se parece muito com o nosso Sol daqui a bilhões de anos e descobrimos que ela tem um planeta que deveria ter sido devorado. Na pesquisa publicada hoje na Nature, apresentamos o quebra-cabeça da existência deste planeta – e propomos algumas soluções possíveis.
Um vislumbre do nosso futuro: estrelas gigantes vermelhas
Assim como os humanos, as estrelas passam por mudanças à medida que envelhecem. Uma vez que uma estrela tenha usado todo o seu hidrogênio no núcleo, o núcleo da estrela encolhe e o envelope externo se expande à medida que a estrela esfria.
Nesta fase de evolução “gigante vermelha”, as estrelas podem crescer até mais de 100 vezes o seu tamanho original. Quando isso acontecer com o nosso Sol, em cerca de 5 bilhões de anos, esperamos que ele cresça tanto que engula Mercúrio, Vênus e possivelmente a Terra.
Eventualmente, o núcleo fica quente o suficiente para que a estrela comece a fundir o hélio. Nesta fase, a estrela encolhe para cerca de 10 vezes o seu tamanho original e continua queimando estável por dezenas de milhões de anos.
Sabemos de centenas de planetas orbitando estrelas gigantes vermelhas. Um deles é chamado 8 Ursae Minoris b, um planeta com uma massa próxima da de Júpiter em uma órbita que o mantém apenas cerca de metade da distância de sua estrela que a Terra está do Sol.
O planeta foi descoberto em 2015 por uma equipe de astrônomos coreanos usando a técnica “Doppler wobble”, que mede a atração gravitacional do planeta sobre a estrela. Em 2019, a União Astronômica Internacional apelidou a estrela Baekdu e o planeta Halla, em homenagem às montanhas mais altas da península coreana.
Um planeta que não deveria estar lá
A análise de novos dados sobre Baekdu coletados pelo telescópio espacial Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA produziu uma descoberta surpreendente. Ao contrário de outras gigantes vermelhas que encontramos hospedando exoplanetas em órbitas próximas, Baekdu já começou a fundir hélio em seu núcleo.
Usando as técnicas da asterosismologia, que estuda as ondas dentro das estrelas, podemos determinar qual material uma estrela está queimando. Para Baekdu, as frequências das ondas mostraram inequivocamente que ela começou a queimar hélio em seu núcleo.
A descoberta foi intrigante: se Baekdu está queimando hélio, deveria ter sido muito maior no passado – tão grande que deveria ter engolfado o planeta Halla. Como é possível que Halla tenha sobrevivido?
Como costuma acontecer na pesquisa científica, o primeiro curso de ação foi descartar a explicação mais trivial: que Halla nunca existiu realmente.
De fato, algumas descobertas aparentes de planetas orbitando gigantes vermelhas usando a técnica de oscilação Doppler mostraram-se mais tarde como ilusões criadas por variações de longo prazo no comportamento da própria estrela.
No entanto, as observações de acompanhamento descartaram esse cenário falso-positivo para Halla. O sinal Doppler de Baekdu permaneceu estável nos últimos 13 anos, e um estudo minucioso de outros indicadores não mostrou outra explicação possível para o sinal. Halla é real – o que nos leva de volta à questão de como ele sobreviveu ao engolfamento.
Duas estrelas se tornam uma: um possível cenário de sobrevivência
Tendo confirmado a existência do planeta, chegamos a dois cenários que poderiam explicar a situação que vemos com Baekdu e Halla.
Pelo menos metade de todas as estrelas da nossa galáxia não se formou isoladamente como o nosso Sol, mas fazem parte de sistemas binários. Se Baekdu já foi uma estrela binária, Halla pode nunca ter enfrentado o perigo de ser engolido.
A fusão dessas duas estrelas pode ter impedido a expansão de qualquer estrela a um tamanho grande o suficiente para engolir o planeta Halla. Se uma estrela se tornasse uma gigante vermelha sozinha, ela teria engolfado Halla – no entanto, se ela se fundisse com uma estrela companheira, ela pularia direto para a fase de queima de hélio sem crescer o suficiente para alcançar o planeta.
Alternativamente, Halla pode ser um planeta relativamente recém-nascido. A violenta colisão entre as duas estrelas pode ter produzido uma nuvem de gás e poeira a partir da qual o planeta poderia ter se formado. Em outras palavras, o planeta Halla pode ser um planeta recém-nascido de “segunda geração”.
Qualquer que seja a explicação correta, a descoberta de um planeta próximo orbitando uma estrela gigante vermelha que queima hélio demonstra que a natureza encontra maneiras de exoplanetas aparecerem em lugares onde menos poderíamos esperar.
Por Daniel Huber, astrônomo, Universidade de Sydney
Publicado no TheConversation adaptado do ScienceAlert
