Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert
Pela primeira vez, astrônomos identificaram o clarão de luz quando uma estrela morrendo envolve e destrói um de seus mundos em órbita.
Embora esse fenômeno tenha sido teorizado há muito tempo, finalmente observá-lo em ação ajudará os astrônomos a descobrir o que acontece com um sistema planetário quando a estrela entra em seus dramáticos momentos de morte, inchando centenas de vezes seu tamanho original e engolindo tudo em seu caminho, antes de ejetar seu material externo e colapsar em um remanescente estelar brilhante.
Observações anteriores capturaram os estágios imediatamente antes e logo após um desses engolfamentos planetários, mas esta é a primeira vez que o ato foi visto, a apenas 12.000 anos-luz da Terra. Lá, uma estrela aumentou rapidamente de brilho por um fator de 100 antes de desaparecer rapidamente, brilhando com um excesso de luz infravermelha intensa e de longa duração.
Isso é consistente com os modelos que descrevem o que acontecerá no final da vida do Sol e fornece informações que os cientistas podem usar para construir previsões mais detalhadas sobre os dias finais do nosso canto da Via Láctea.
“Estamos vendo o futuro da Terra”, disse o astrofísico Kishalay De, do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT. “Se alguma outra civilização estivesse nos observando a 10.000 anos-luz de distância enquanto o Sol engolfasse a Terra, eles veriam o Sol brilhar repentinamente ao ejetar algum material, depois o veria formar poeira ao seu redor, antes de voltar ao que era.”
A morte de uma estrela como o Sol é um processo bastante extremo. Observações de outras estrelas na Via Láctea em vários estágios de suas vidas nos mostraram como isso acontece.
À medida que a estrela fica sem combustível de hidrogênio para queimar em seu núcleo, o delicado equilíbrio entre a pressão externa da fusão e a pressão interna da gravidade começa a se desfazer.
O núcleo começa a se contrair, trazendo mais hidrogênio das camadas externas da estrela para o centro, concentrando-se em uma camada ao redor do núcleo. Por causa do calor e da pressão, essa camada de hidrogênio começa a se fundir, gerando calor extra que expande as camadas externas da estrela até centenas de vezes seu tamanho original. Mas as camadas mais externas, mais tênues do que antes, esfriam em direção ao extremo mais vermelho do espectro. Isso é conhecido como gigante vermelha.
A estrela engolirá qualquer coisa no caminho desse material externo em expansão. Aqui no Sistema Solar, espera-se que esse processo ocorra em alguns bilhões de anos, com a previsão de que o Sol se expandirá até a órbita de Marte, engolindo Mercúrio, Vênus e a Terra no caminho.
De e seus colegas não saíram em busca de uma estrela morrendo comendo seus planetas. Em vez disso, De estava vasculhando os dados coletados pelo Zwicky Transient Facility, que estuda o céu em comprimentos de onda ópticos e infravermelhos, procurando por estrelas binárias em órbitas tão próximas que uma delas suga o material da outra, um processo que cria explosões de luz.
O que eles realmente encontraram foi algo completamente diferente.
“Uma noite, notei uma estrela que aumentou seu brilho por um fator de 100 ao longo de uma semana, do nada”, disse De. “Foi diferente de qualquer explosão estelar que eu já tinha visto na minha vida.”
Um olhar mais atento usando dados do Observatório Keck óptico e infravermelho para examinar a composição química do objeto revelou mai coisas estranhas. A estrela mostrou sinais de elementos – como óxido de titânio e óxido de vanádio – mais consistentes com um ambiente frio, não o hidrogênio quente e o hélio que você esperaria de estrelas disparando plasma.
Outras observações com o infravermelho Observatório Palomar confirmaram isso. O que quer que estivesse acontecendo com a explosão, chamada ZTF SLRN-2020, não era uma estrela binária, o que significava que a explosão tinha que ser outra coisa.
Uma olhada na literatura científica mostrou que a maneira como a luz se espalhou, morreu e permaneceu como material frio brilhante no infravermelho era consistente com um tipo de explosão conhecida como nova vermelha, resultado da colisão de uma estrela binária.
Mas a energia produzida foi muito, muito menor do que você esperaria de uma nova vermelha; cerca de um milésimo da energia, na verdade. E essa foi a peça final do quebra-cabeça.
“Isso significa que tudo o que se fundiu com a estrela deve ser 1.000 vezes menor do que qualquer outra estrela que vimos”, disse De. “E é uma feliz coincidência que a massa de Júpiter seja cerca de 1/1.000 da massa do Sol. Foi quando percebemos: era um planeta colidindo com sua estrela.”
De acordo com a análise da equipe, o planeta teria uma massa máxima de cerca de 10 vezes a massa de Júpiter, sendo engolfado e caindo em direção ao núcleo de uma gigante vermelha em expansão.
À medida que a estrela engoliu o planeta, sua camada externa em expansão continuou a esfriar, formando uma nuvem de poeira ao redor da estrela que forneceu a assinatura infravermelha de longo prazo observada pelo Observatório Palomar.
Isso, disseram os pesquisadores, constitui um “elo perdido” em nossa compreensão da evolução dos sistemas planetários. Eles chamaram esse tipo de evento de “novas vermelhas subluminosas” e acreditam que o ZTF SLRN-2020 pode nos ajudar a entender o efeito que o engolfamento planetário pode ter no brilho, na composição química e na taxa de rotação das estrelas em estágio avançado.
Eles estimam que as novas vermelhas subluminosas ocorrem entre 0,1 e várias vezes por ano. Agora que sabemos como elas podem ser, podemos encontrar muitos mais.
“Durante décadas, pudemos ver o antes e o depois”, disse De. “Antes, quando os planetas ainda estão orbitando muito perto de sua estrela, e depois, quando um planeta já foi engolfado e a estrela é gigante. O que faltou foi capturar a estrela em flagrante, onde você tem um planeta passando por esse destino em tempo real. É isso que torna essa descoberta realmente empolgante.”
A pesquisa foi publicada na Nature.
