O brilho de uma colisão massiva entre dois planetas gigantes pode ter sido detectado pela primeira vez.
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Os destroços da colisão poderão eventualmente esfriar e formar um planeta inteiramente novo. Se a observação for confirmada, será uma oportunidade incrível de observar o nascimento de um novo mundo em tempo real e abrir uma janela sobre como os planetas se formam.
Em dezembro de 2021, os astrônomos que observavam uma estrela semelhante ao Sol, de outra forma normal, viram-na começar a piscar. Durante alguns meses, a luz visível (a luz que podemos ver com os nossos olhos) desta estrela continuou a mudar. Às vezes quase desaparecia, antes de retornar ao brilho anterior.
A estrela, que fica a cerca de 1.800 anos-luz da Terra, recebeu o identificador ASASSN-21qj, após a pesquisa astronômica ASASN-SN que observou pela primeira vez o escurecimento da estrela.
Ver estrelas escurecerem assim não é incomum. Geralmente é atribuído à passagem de material entre a estrela e a Terra. ASASSN-21qj poderia ter sido adicionado a uma lista crescente de observações semelhantes, se não fosse por um astrônomo amador, Arttu Sainio.
Sainio destacou nas redes sociais que cerca de dois anos e meio antes de a luz da estrela desaparecer, a emissão de luz infravermelha proveniente de sua localização aumentou cerca de 4%.
A luz infravermelha é emitida com mais força por objetos em temperaturas relativamente altas, de algumas centenas de graus Celsius. Isto levantou as questões: estas duas observações estavam relacionadas e, em caso afirmativo, o que diabos estava acontecendo em torno do ASASSN-21qj?
Cataclismo planetário
Publicando as nossas descobertas na Nature, propomos que ambos os conjuntos de observações poderiam ser explicados por uma colisão cataclísmica entre dois planetas.
Acredita-se que os impactos gigantes, como são conhecidas essas colisões, sejam comuns nos estágios finais da formação dos planetas. Eles ditam os tamanhos finais, composições e estados térmicos dos planetas e moldam as órbitas dos objetos nesses sistemas planetários.
No nosso sistema solar, acredita-se que impactos gigantescos sejam responsáveis pela estranha inclinação de Urano, pela alta densidade de Mercúrio e pela existência da Lua da Terra. No entanto, até agora, tínhamos poucas evidências diretas de impactos gigantescos em curso na galáxia.
Para explicar as observações, uma colisão teria de libertar mais energia nas primeiras horas após o impacto do que seria emitida pela estrela. O material dos corpos em colisão teria sido superaquecido e derretido, vaporizado ou ambos.
O impacto teria formado uma massa quente e brilhante de material centenas de vezes maior que os planetas originais. O brilho infravermelho do ASASSN-21qj foi observado pelo telescópio espacial WISE da Nasa. O WISE apenas olha para a estrela a cada 300 dias ou mais e provavelmente perdeu o flash inicial de luz do impacto.
No entanto, o corpo planetário expandido produzido pelo impacto levará muito tempo, talvez milhões de anos, para arrefecer e encolher até algo que possamos reconhecer como um novo planeta.
Inicialmente, quando este “corpo pós-impacto” estava na sua maior extensão, a luz emitida por ele ainda poderia ser tão elevada quanto vários por cento da emissão da estrela. Tal corpo poderia ter produzido o brilho infravermelho que vimos.
O impacto também teria ejetado grandes nuvens de detritos em uma série de órbitas diferentes ao redor da estrela. Uma fração desses detritos teria sido vaporizada pelo choque do impacto, condensando-se posteriormente para formar nuvens de minúsculos gelo e cristais de rocha.
Com o tempo, parte desta nuvem aglomerada de material passou entre ASASSN-21qj e a Terra, bloqueando uma fração da luz visível da estrela e produzindo o escurecimento errático.
Se a nossa interpretação dos acontecimentos estiver correta, o estudo deste sistema estelar poderá ajudar-nos a compreender um mecanismo chave da formação planetária. Mesmo com o conjunto limitado de observações que temos até agora, aprendemos algumas coisas muito interessantes.
Em primeiro lugar, para emitir a quantidade de energia observada, o corpo pós-impacto deveria ter centenas de vezes o tamanho da Terra. Para criar um corpo tão grande, os planetas que colidiram deveriam ter, cada um, várias vezes a massa da Terra – possivelmente tão grandes quanto os planetas “gigantes de gelo” Urano e Netuno.
Em segundo lugar, estimamos que a temperatura do corpo pós-impacto seja em torno de 700°C. Para que a temperatura fosse tão baixa, os corpos em colisão não poderiam ser inteiramente feitos de rocha e metal.
Gigantes de gelo
As regiões externas de pelo menos um dos planetas deveriam conter elementos com baixas temperaturas de ebulição, como na água. Portanto, pensamos que vimos uma colisão entre dois mundos semelhantes a Netuno, ricos em gelo.
O atraso observado entre a emissão de luz infravermelha e a observação de detritos atravessando a estrela sugere que a colisão ocorreu bem longe da estrela – mais longe do que a Terra está do Sol.
Tal sistema, no qual existem gigantes de gelo longe da estrela, é mais semelhante ao nosso sistema solar do que a muitos dos sistemas planetários compactos que os astrônomos observam frequentemente em torno de outras estrelas.
O aspecto mais emocionante disto é que podemos continuar a observar a evolução do sistema durante muitas décadas e testar as nossas conclusões. Observações futuras, utilizando telescópios como o JWST da NASA, determinarão os tamanhos e composições das partículas na nuvem de detritos, identificarão a química das camadas superiores do corpo pós-impacto e acompanharão como esta massa quente de detritos arrefece. Podemos até ver novas luas surgirem.
Estas observações podem informar as nossas teorias, ajudando-nos a compreender como impactos gigantescos moldam os sistemas planetários. Até agora, os únicos exemplos que tivemos foram os ecos dos impactos no nosso próprio sistema solar. Agora poderemos assistir ao nascimento de um novo planeta em tempo real.
Traduzido por Mateus Lynniker de ScienceAlert
