Um novo estudo sugere que algumas estrelas do mesmo tipo que o nosso sol são “comedoras de Terras”, ou seja, englobam material rochoso do qual os planetas terrestres como o nosso (e como Marte e Vênus) são feitos durante o seu desenvolvimento. De acordo com os pesquisadores, isso muda a antiga questão “como as estrelas formam os planetas” para uma outra pergunta misteriosa:
“quantos planetas que uma estrela forma não são mais tardes comidos por ela?”.
De fato, os resultados do estudo indicam que muitos planetas podem não conseguir evitar ser comidos por sua estrela-mãe. Trey Mack, um graduando em astronomia na Universidade de Vanderbilt (EUA), desenvolveu um modelo que estima o efeito que essa “dieta terrestre” tem sobre a composição química de uma estrela. A assinatura química dessa dieta pode nos ajudar a detectar sistemas de estrelas comedoras de Terra, bem como sistemas planetários mais parecidos com o nosso sistema solar.
Composição estelar x planetas filhos
Estrelas consistem em mais de 98% de hidrogênio e hélio. Todos os outros elementos compõem menos de 2% da sua massa. Astrônomos definiram arbitrariamente que todos os elementos mais pesados que o hidrogênio e o hélio eram “metais” e cunharam o termo “metalicidade” para se referir à relação entre a abundância relativa de ferro ao hidrogênio na composição química de uma estrela. Desde meados da década de 1990, quando os pesquisadores desenvolveram a capacidade de detectar largamente planetas extra-solares (fora do nosso sistema solar), vários estudos tentam vincular a metalicidade das estrelas com a formação de planetas. Em um desses estudos, cientistas do Los Alamos National Laboratory, nos EUA, argumentaram que estrelas com alta metalicidade são mais propensas a desenvolver sistemas planetários do que aquelas com baixa metalicidade. Outro estudo concluiu que os planetas quentes do tamanho de Júpiter são encontrados predominantemente orbitando estrelas com alta metalicidade, enquanto planetas menores são encontrados circulando estrelas com uma vasta gama de conteúdo de metal.
A pesquisa
“Trey mostrou que nós podemos modelar a assinatura química de uma estrela em detalhe, elemento por elemento, e determinar como sua assinatura é alterada pela ingestão de planetas como a Terra”, disse o professor de astronomia Keivan Stassun, que supervisionou o estudo. Com base no trabalho do coautor Simon Schuler, da Universidade de Tampa (EUA), que expandiu o exame da composição química das estrelas além do seu teor de ferro, Trey Mack observou a abundância de 15 elementos específicos relativos ao do sol, focando particularmente em elementos como o alumínio, silício, cálcio e ferro, que têm pontos de fusão mais altos que 600 graus Celsius, porque estes são os materiais refratários que servem como blocos de construção para planetas como a Terra. Mack, Schuler e Stassun decidiram aplicar esta técnica para estudar o par binário de estrelas HD 20781 e HD 20782.
Ambas devem ter vindo da mesma nuvem de poeira e gás, e assim ter começado com as mesmas composições químicas. Este par em particular é o primeiro a ser descoberto em que ambas as estrelas têm planetas próprios. Elas são estrelas anãs de classe G semelhantes ao sol. Uma delas é orbitada de perto por dois planetas do tamanho de Netuno. A outra possui apenas um planeta do tamanho de Júpiter que segue uma órbita excêntrica. A diferença nos seus sistemas planetários torna o par ideal para o estudo da ligação entre exoplanetas e a composição química dos seus hospedeiros estelares. Quando analisado o espectro das duas estrelas, os astrônomos descobriram que a abundância relativa dos elementos refratários foi significativamente maior do que a do sol. Eles também descobriram que quanto maior a temperatura de fusão de um elemento particular, maior era a sua abundância, uma tendência que serve como uma assinatura convincente da ingestão de material rochoso, como uma “Terra”.
Os cientistas calcularam que cada uma das estrelas teria que consumir de 10 a 20 massas terrestres de material rochoso para produzir essas assinaturas químicas. Especificamente, a estrela com o planeta do tamanho de Júpiter parece ter engolido dez massas terrestres, enquanto a estrela com os dois planetas do tamanho de Netuno engoliu 30. Os resultados apoiam a proposição de que a composição química de uma estrela e a natureza do seu sistema planetário estão ligadas. Imagine que a estrela originalmente formou planetas rochosos como a Terra. Além disso, imagine que também formou planetas gigantes gasosos como Júpiter”, disse Mack.
“Os planetas rochosos se formaram na região próxima à estrela onde é quente, e os gigantes de gás na parte exterior do sistema planetário, onde é frio. No entanto, uma vez que os gigantes gasosos estavam totalmente formados, eles começaram a migrar para o interior e, conforme fizeram isso, a sua gravidade começou a puxar os planetas rochosos interiores. Com a quantidade certa de ‘reboque’, um gigante de gás pode facilmente forçar um planeta rochoso a ‘mergulhar’ na estrela. Se planetas rochosos suficientes forem engolidos por ela, vão deixar uma assinatura química específica que podemos detectar”. Os astrônomos especulam que o motivo pelo qual a estrela com os dois planetas do tamanho de Netuno ingeriu mais material terrestre do que sua irmã gêmea é porque os dois planetas foram mais eficientes em empurrar planetas para sua estrela do que o único planeta do tamanho de Júpiter.
No futuro
Seguindo a lógica do estudo, é improvável que qualquer uma dessas gêmeas binárias possua agora planetas terrestres. Em uma estrela, os dois planetas do tamanho de Netuno estão orbitando a estrela de muito perto, a um terço da distância entre a Terra e o sol. Na outra, a trajetória do planeta do tamanho de Júpiter roça a estrela, passando mais perto do que a órbita de Mercúrio no ponto de maior aproximação do sol.
Se a assinatura química de estrelas de classe G que engolem planetas rochosos provar ser universal, quando os cientistas encontrarem estrelas com assinaturas químicas semelhantes a esse par, serão capazes de concluir que os seus sistemas planetários devem ser muito diferentes do nosso e que elas provavelmente não têm planetas rochosos internos. “E quando encontrarmos estrelas que não têm essas assinaturas, então elas serão boas candidatas para hospedar sistemas planetários semelhantes ao nosso”, conclui Mack.
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