Simulação do "flyby" de uma estrela binária por um sistema planetário jovem. Astrónomos da UC Berkeley e de Stanford suspeitam que um "flyby" deste género alterou a órbita de um planeta (em azul) em redor da estrela HD 106906 para permanecer ligado ao sistema num órbita oblíqua parecida à do proposto Planeta Nove no nosso próprio Sistema Solar.Crédito: Paul Kalas
Alguns dos aspetos peculiares do nosso Sistema Solar - uma nuvem envolvente de cometas, planetas anões em órbitas estranhas e, caso realmente exista, um possível Planeta Nove longe do Sol - foram ligados à aproximação de outra estrela na infância do nosso sistema que "desarrumou" as coisas.
Mas será que os "flybys" estelares são realmente capazes de expelir planetas, cometas e asteroides, remodelando sistemas planetários inteiros?
Astrónomos da Universidade da Califórnia em Berkeley e da Universidade de Stanford pensam que encontraram agora uma arma fumegante.
Um planeta em órbita de um jovem sistema binário pode ter sido perturbado por outro par de estrelas que passou demasiado perto do sistema há 2-3 milhões de anos, logo após o planeta se formar a partir de um disco giratório de poeira e gás.
Se confirmado, isto reforça os argumentos de que os "raspões" estelares ajudam a esculpir sistemas planetários e podem determinar se abrigam ou não planetas com órbitas estáveis.
"Um dos mistérios decorrentes do estudo de exoplanetas é que vemos sistemas onde os planetas estão desalinhados, mesmo que nasçam num disco circular e achatado," disse Paula Kalas, professor adjunto de astronomia da UC Berkeley. "Talvez um tsunami cósmico tenha atingido estes sistemas e reorganizado tudo, mas ainda não tínhamos provas. O nosso trabalho fornece uma rara evidência observacional de que um destes 'flybys' influenciou suavemente um dos sistemas planetários na Galáxia."
Os astrónomos já estão à procura de uma passagem rasante estelar no passado do nosso Sistema Solar, mas dado que provavelmente ocorreu há 4,6 mil milhões de anos, a maior parte das evidências já desapareceram. O sistema estelar que os astrónomos estudaram, identificado pela designação HD 106906 e localizado a cerca de 300 anos-luz da Terra na direção da constelação de Crux (Cruzeiro do Sul), é muito jovem e possui apenas mais ou menos 15 milhões de anos.
Kalas e Robert De Rosa, ex-pós-graduado da UC Berkeley que é agora investigador do Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas e Cosmologia de Stanford, descrevem os seus achados num artigo aceite para publicação na revista The Astronomical Journal e que está disponível online.
Estrelas fugitivas
Kalas, que estuda sistemas planetários jovens e recém-formados a fim de tentar entender o que aconteceu nos primeiros anos do nosso próprio Sistema Solar, focou-se em HD 106906 originalmente em 2015 depois de aí se ter descoberto um planeta massivo numa órbita altamente invulgar. O planeta, com o nome HD 106906 b, tem 11 vezes a massa de Júpiter e orbita HD 106906 - que se descobriu recentemente ser uma estrela dupla - numa órbita inclinada 21 graus em relação ao plano do disco que contém todo o outro material em redor das estrelas. A sua distância atual até HD 106906 é equivalente a pelo menos 738 vezes a distância entre a Terra e o Sol, ou aproximadamente 18 vezes o equivalente à distância entre Plutão e o Sol.
Dois sistemas binários, agora distantes, passaram um pelo outro há 2-3 milhões de anos, deixando uma "arma fumegante" - um sistema planetário desordenado (esquerda). Crédito: Paul Kalas, UC Berkeley
Kalas usou o instrumento GPI (Gemini Planet Imager) acoplado ao Telescópio Gemini nos Andes Chilenos e o Telescópio Espacial Hubble para observar HD 106906 em mais detalhe e descobriu que a estrela binária tem também uma cintura cometária assimétrica. A estranha órbita do planeta e o facto de que o próprio disco de poeira é assimétrico indicam que algo perturbou o sistema jovem.
Kalas e seus colegas, incluindo De Rosa, propuseram que o planeta foi expulso do seu sistema por interações com outro planeta ainda por descobrir no sistema ou por uma estrela passageira. Kalas e De Rosa agora acreditam que podem ter acontecido ambos os cenários: o planeta foi colocado numa órbita excêntrica quando passou perigosamente perto da estrela binária central, um cenário proposto em 2017 pela teórica Laetitia Rodet e colaboradores do Observatório de Grenoble, na França. Impulsos gravitacionais repetidos do binário teriam expulso o planeta para o espaço interestelar, mas as estrelas passageiras resgataram o planeta, empurrando a sua órbita para uma mais segura distância do binário.
O observatório espacial Gaia deu-lhes os dados que precisavam para testar a sua hipótese. O Gaia, lançado em 2012 pela ESA, recolhe medições precisas da distância, posição e movimento de 1,3 mil milhões de estrelas na Via Láctea, um catálogo 10.000 vezes maior do que o seu antecessor, Hipparcos.
Kalas e De Rosa reuniram informações do Gaia sobre 461 estrelas no mesmo enxame que HD 106906 e calcularam as suas posições anteriores no tempo - revertendo o relógio cósmico, por assim dizer - e descobriram que outro sistema binário pode ter passado perto o suficiente, há 3 milhões de anos atrás, para alterar o sistema planetário.
"O que fizemos foi encontrar as estrelas que podem ter dado a HD 106906 b um empurrão gravitacional extra, um segundo empurrão para que se tornasse de longa duração, como o hipotético Planeta Nove no nosso Sistema Solar," disse Kalas.
Eles também descobriram que a estrela binária se aproximou com uma trajetória que estava a cerca de 5 graus do disco do sistema, tornando ainda mais provável que o encontro tivesse um impacto forte e duradouro em HD 106906.
Tais empurrões duplos podem ser importantes para estabilizar planetas, asteroides e cometas em redor das estrelas, explicou Kalas.
"O estudo do sistema planetário de HD 106906 é como voltar atrás no tempo para observar a nuvem de Oort a formar-se em redor do nosso jovem Sol," realçou. "Os nossos próprios planetas gigantes 'chutaram' gravitacionalmente inúmeros cometas para grandes distâncias. Muitos foram expelidos completamente, tornando-se objetos interestelares como 'Oumuamua, mas outros foram influenciados por estrelas que passavam perto. Esse segundo 'pontapé', devido a um 'flyby' estelar, pode separar a órbita de um cometa de quaisquer outros encontros com os planetas, salvando-o da perspetiva de expulsão. Esta cadeia de eventos preservou o material mais primitivo do Sistema Solar num congelamento profundo longe do Sol durante milhares de milhões de anos."
Kalas espera que observações futuras, como as de um catálogo atualizado de medições do Gaia, esclareçam a importância do "flyby" por HD 106906.
"Começámos com 461 suspeitos e descobrimos dois que estavam no local do crime," acrescentou. "O seu papel exato será revelado quando recolhermos mais evidências."
Fonte: Astronomia OnLine
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