Em uma descoberta inédita no espaço, cientistas afirmam ter detectado um planeta que pode ter se formado a partir dos restos carbonizados de sua estrela hospedeira morta.
De acordo com os autores de um estudo publicado nesta segunda-feira (5) na revista Nature Astronomy, o planeta provavelmente é um gigante gasoso orbitando uma anã branca chamada HS 0209+0832, localizada a cerca de 270 anos-luz da Terra. Após analisar observações do Telescópio Espacial Hubble da Nasa e de outros instrumentos, a equipe encontrou evidências químicas que sugerem que o planeta pode ter se condensado a partir de material expelido pela estrela à medida que ela perdia energia e colapsava em uma anã branca.
Quando uma estrela semelhante ao Sol morre, ela primeiro se expande rapidamente, tornando-se uma gigante vermelha , e depois perde suas camadas externas, deixando para trás um núcleo muito menor, porém denso e quente conhecido como anã branca.
Alguns dos planetas de primeira geração, aqueles que se formaram originalmente ao mesmo tempo que a estrela, podem sobreviver a esse evento cataclísmico se sua órbita for suficientemente ampla. Os astrônomos observaram alguns desses sobreviventes de primeira geração orbitando anãs brancas, mas nunca antes haviam registrado um planeta de segunda geração um mundo inteiramente novo formado a partir dos detritos de uma estrela morta.
O sinal revelador de que HS 0209+0832 pode ter dado origem a um novo planeta são traços incomuns de elementos pesados na superfície da anã branca, que os autores do estudo acreditam ser material planetário depositado sobre o núcleo remanescente. “Esse material planetário é muito rico em um elemento chamado nióbio”, disse o autor principal do estudo, Jamie Williams, doutorando no departamento de física da Universidade de Warwick, na Inglaterra. “É a primeira vez que esse elemento é encontrado em uma anã branca, e isso implica que o material planetário é formado pelas cinzas da estrela em sua morte.”
Uma análise mais aprofundada das observações do TESS (Satélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito) da Nasa revelou um sinal de brilho fraco que se repete a cada 4,4 dias evidência que, segundo os pesquisadores, é consistente com a presença de um planeta gigante orbitando a anã branca.
“O interessante sobre planetas orbitando perto de anãs brancas é que, como as anãs brancas esfriam com o tempo, sua zona habitável é muito estável. Um planeta de segunda geração poderia se formar e permanecer na zona habitável por dezenas de bilhões de anos”, disse Williams.
Um período tão longo de estabilidade poderia proporcionar condições mais ideais para a vida, mas é necessário mais trabalho para validar a descoberta do planeta de segunda geração, acrescentou ele. “Não é um planeta confirmado”, disse Williams. “É apenas um candidato por enquanto.”
Uma nova classe de planeta
Após a fase de gigante vermelha, quando uma estrela moribunda se expande rapidamente, ela se torna uma fornalha nuclear capaz de produzir diversos elementos. No entanto, quando esse combustível se esgota e a estrela se transforma em uma anã branca, os elementos pesados, incluindo o nióbio, afundam rapidamente, deixando apenas elementos mais leves, como hidrogênio e hélio, na superfície. Os pesquisadores determinaram que o nióbio detectado em HS 0209+0832 deve, portanto, vir do entorno da estrela. “Acreditamos que esses elementos caíram na superfície da anã branca porque ela é muito quente e emite muita radiação ultravioleta extrema, que está removendo a atmosfera de um planeta próximo”, disse Williams.
A ideia de planetas de segunda geração existe pelo menos desde que os astrônomos têm conhecimento sobre exoplanetas, afirmou o coautor do estudo, David J. Wilson, pesquisador associado do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado em Boulder.
Os cientistas detectaram os primeiros exoplanetas ao redor de um pulsar um tipo de estrela morta que gira rapidamente e, como os pulsares se formam como resultado de explosões massivas chamadas supernovas, esses planetas provavelmente são de segunda geração, já que quaisquer planetas originais teriam sido destruídos pela imensa explosão, explicou Wilson.
“Embora as anãs brancas não se formem por meio de supernovas, elas são cercadas por detritos”, disse ele por e-mail. “Há os planetas que tiveram a sorte de sobreviver às fases gigantes da estrela, os restos fragmentados daqueles que não tiveram essa sorte e o gás e a poeira remanescentes ejetados pela estrela quando ela se transformou de gigante em anã branca. Portanto, é uma ideia fascinante que toda essa matéria possa se aglomerar e formar novos planetas.”
Os astrônomos ainda não conhecem todos os detalhes sobre como os planetas de primeira geração se formam, o que significa que os mecanismos potenciais por trás deste planeta de segunda geração recém-descoberto são ainda mais incertos. O processo de formação do planeta pode ter derivado de uma colisão entre a estrela moribunda e um segundo corpo celeste, de acordo com Williams. “Poderia ter havido outro objeto próximo ao núcleo da estrela, talvez uma estrela com cerca de 20% da massa do Sol, ou uma anã marrom“, disse Williams, referindo-se a uma classe de objetos frios que são intermediários entre uma estrela e um planeta.
Se um segundo objeto tivesse caído na estrela durante sua fase de gigante, poderia ter impedido que toda a poeira e o gás se espalhassem em uma nuvem massiva, fazendo com que parte deles girasse em um disco. Esse disco então continuaria a girar em torno da anã branca, dando origem a um planeta. “Em uma anã branca comum não há disco, porque o material da estrela é simplesmente ejetado para fora durante a fase de gigante vermelha”, acrescentou Williams.
Os pesquisadores planejam usar o Hubble e o Observatório de Raios X Chandra da Nasa para observar o sistema novamente ao longo do próximo ano, mas também solicitaram tempo de observação com o mais poderoso Telescópio Espacial James Webb, que poderá fornecer mais pistas sobre a existência ou as características do planeta.
Se confirmado, esse mundo distante pertenceria a uma classe planetária inteiramente nova e sugeriria que mais planetas de segunda geração poderiam existir ao redor de anãs brancas, disse Williams.
A descoberta também teria implicações para nossa própria vizinhança cósmica, disse Wilson. “O Sol eventualmente se tornará uma anã branca, então também estamos olhando para o futuro do sistema solar aqui talvez o Sol ganhe um novo planeta algum dia!”
A vida após a morte dos exoplanetas
A nova descoberta de um potencial planeta de segunda geração é incrivelmente empolgante, disse Sarah Casewell, professora da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Leicester, na Inglaterra, que não participou do estudo.
“Sabemos da existência de um grande número de anãs brancas contaminadas por material planetário com composição semelhante à das rochas do nosso sistema solar”, escreveu ela em um e-mail. “No entanto, neste caso, a anã branca está contaminada por um material incrivelmente incomum, cuja composição é semelhante à dos átomos que vemos sendo criados quando as estrelas chegam ao fim de suas vidas.”
Mais de 95% de todas as estrelas do universo eventualmente se tornarão anãs brancas, e os astrônomos já catalogaram centenas de milhares delas. Encontrar um planeta que se formou após a anã branca significaria que planetas de segunda geração ao redor de outras anãs brancas são possíveis — e que, após a morte do nosso Sol, novos planetas poderiam surgir em nosso próprio sistema solar, disse Casewell.
Observações anteriores de anãs brancas mostraram que alguns sistemas planetários sobrevivem à autodestruição de uma estrela, mas as descobertas recentes abrem a possibilidade da gênese de novos planetas, disse Amy Bonsor, professora associada da Universidade de Cambridge, na Inglaterra, que também não participou do estudo. “Essa mudança de paradigma nos permite considerar se, no futuro, poderíamos caracterizar ou investigar a potencial habitabilidade desses sistemas planetários de segunda geração”, escreveu ela em um e-mail.
Essa descoberta também adicionaria mais evidências às pesquisas que mostram que os sistemas planetários são variados e complexos, mesmo após a morte da estrela hospedeira, de acordo com Susan Mullally, cientista da missão no Space Telescope Science Institute, o centro de operações científicas do Hubble.
“Alguns planetas podem sobreviver à morte da estrela, outros podem ser lançados para o espaço ou engolidos por ela. Se planetas de segunda geração forem possíveis, então muito mais estrelas anãs brancas terão planetas do que poderíamos esperar”, escreveu Mullally, que não participou do estudo, em um e-mail. “Essa evidência de um exoplaneta de segunda geração indica que pode haver mais na vida após a morte de exoplanetas do que se imaginava anteriormente.”