Astrônomos acreditam ter visto a colisão de dois planetas: 'Totalmente insano'

Um brilho distante que, de repente, começou a oscilar como a chama de uma vela ao vento levou astrônomos a uma descoberta impressionante.

A partir da análise das mudanças incomuns numa estrela parecida com o Sol chamada Gaia-GIC-1, localizada a cerca de 11.600 anos-luz, a explicação que melhor encaixa é dramática: dois planetas ainda muito jovens (planetesimais) teriam colidido nas proximidades imediatas da estrela.

“É incrível que vários telescópios tenham registado esse impacto praticamente em tempo real”, afirma o astrônomo Anastasios Tzanidakis, da Universidade de Washington.
“Existem pouquíssimas colisões planetárias documentadas, de qualquer tipo, e nenhuma com tantas semelhanças com o impacto que deu origem à Terra e à Lua. Se conseguirmos observar mais momentos assim noutros pontos da galáxia, vamos aprender muito sobre como o nosso mundo se formou.”

Sistemas planetários jovens: um cenário propício a colisões

Sistemas planetários - sobretudo nas fases iniciais - tendem a ser ambientes extremamente turbulentos. Aglomerados de poeira podem crescer e virar “sementes” de planetas, os planetesimais, em qualquer região onde condições como densidade e gravidade favoreçam a agregação, independentemente do que mais esteja a circular em torno da estrela recém-formada.

Esse tipo de dinâmica abre espaço para choques frequentes, algo que os cientistas acreditam ter ocorrido também no nosso Sistema Solar. Para além de épocas posteriores de bombardeamento intenso, quando inúmeros asteroides atingiram os planetas jovens, há a hipótese de que um corpo do tamanho de Marte tenha colidido com a Terra, lançando detritos em órbita - material que acabou por formar a Lua.

Encontrar indícios diretos desse processo em torno de outras estrelas, porém, é difícil. As colisões acontecem em escalas relativamente pequenas e desenrolam-se rapidamente; o que resta costuma ser apenas uma nuvem de poeira de vida curta (em termos cósmicos), um sinal discreto e complicado de detetar a grandes distâncias, do outro lado da galáxia.

Gaia-GIC-1 sob vigilância: quando a “curva de luz” deixou de fazer sentido

Com levantamentos modernos de grande escala, como o Gaia, a situação mudou: hoje os astrônomos conseguem acompanhar vastas regiões do céu ao mesmo tempo, medindo repetidas vezes o brilho, as cores e as posições de quantidades enormes de estrelas - justamente para apanhar alterações no seu comportamento.

No caso da Gaia-GIC-1, os primeiros sinais de mudança foram registados há quase uma década. Só mais tarde, quando Tzanidakis reanalisava dados antigos, um padrão estranho saltou aos olhos.

“A emissão de luz da estrela era bem estável, mas a partir de 2016 apareceram três quedas de brilho. E então, por volta de 2021, tudo saiu completamente do padrão”, descreve ele.
“Não dá para enfatizar o suficiente: estrelas como o nosso Sol não fazem isso. Quando vimos, foi tipo: ‘Opa, o que está a acontecer aqui?’”

Que estrela é a Gaia-GIC-1 (e por que isso é tão estranho)

A Gaia-GIC-1 é uma estrela do tipo F, semelhante ao Sol, mas maior e mais quente. Ela tem cerca de 1,7 vezes o raio do Sol e aproximadamente 1,3 vezes a massa do Sol. No céu, encontra-se nas proximidades da constelação austral da Popa, nas regiões externas do disco da Via Láctea.

A idade exata ainda não foi determinada com precisão, mas a estrela aparenta ser relativamente estável, bem estabelecida na sequência principal. Em outras palavras, ela já entrou na “vida adulta” estelar, sustentada pela fusão de hidrogénio no núcleo. Estrelas do tipo F, em geral, são bastante regulares - não costumam apresentar a atividade intensa típica de anãs vermelhas, nem as flutuações peculiares vistas em estrelas no fim da vida, como Betelgeuse.

Por isso, foi especialmente intrigante observar mudanças tão fortes no brilho de Gaia-GIC-1: no máximo, a luz enfraqueceu em cerca de 25%, num padrão que não tinha sido observado antes.

Gaia-GIC-1 e a colisão de planetesimais: o infravermelho virou a chave

O astrônomo James Davenport, também da Universidade de Washington, sugeriu examinar o fenómeno “noutra luz” - e foi aí que o enigma ganhou corpo.

“A curva de luz no infravermelho era exatamente o oposto da curva no visível”, diz Tzanidakis.
“Enquanto a luz visível começava a tremeluzir e a diminuir, o infravermelho disparava. Isso pode indicar que o material que está a bloquear a estrela está quente - tão quente que brilha no infravermelho.”

Esse tipo de assinatura (menos luz no visível, mais emissão no infravermelho) é compatível com poeira aquecida: grãos e fragmentos que absorvem energia e reemitem parte dela em comprimentos de onda maiores. Em termos práticos, em vez de ser apenas “uma sombra”, o material que escurece a estrela pode estar a funcionar também como uma fonte de brilho térmico.

As estimativas apontaram para uma nuvem de poeira com massa comparável à de um asteroide grande, perto de metade da massa do planeta anão Ceres, aquecida a cerca de 900 kelvins. De acordo com a modelagem dos pesquisadores, há um tipo de evento capaz de encaixar simultaneamente massa, temperatura e comportamento observado.

Como o impacto pode ter acontecido (e onde)

Uma colisão entre planetesimais consegue produzir a massa e o aquecimento inferidos e também reproduzir as flutuações de brilho - incluindo o escurecimento inicial e o caos posterior. Se dois planetesimais estiverem a aproximar-se gradualmente, podem ocorrer várias colisões “de raspão” antes do choque final, mais destrutivo e desorganizado, levantando grande quantidade de detritos.

Os pesquisadores concluíram que a colisão principal teria ocorrido a uma distância de cerca de 1 unidade astronômica da estrela hospedeira - praticamente a mesma distância entre a Terra e o Sol. Isso torna o episódio um candidato valioso para entender melhor os anos formativos do nosso próprio Sistema Solar, a construção do nosso planeta e, por extensão, condições que podem afetar o surgimento e a manutenção da vida.

Um ponto importante é que a poeira gerada por impactos não permanece “arrumada”: ela pode espalhar-se, aglomerar-se e formar estruturas temporárias que atravessam a nossa linha de visão, produzindo quedas de brilho irregulares. Por isso, acompanhar a evolução do sinal ao longo do tempo - e em diferentes comprimentos de onda - é crucial para separar hipóteses e reconstruir a sequência do evento.

Terra, Lua e astrobiologia: quão comum é um “ingrediente” tão especial?

“Quão raro é o tipo de evento que criou a Terra e a Lua? Essa pergunta é central para a astrobiologia”, afirma Davenport.
“Ao que tudo indica, a Lua é um dos ingredientes quase ‘mágicos’ que tornam a Terra um bom lugar para a vida. Ela pode ajudar a proteger a Terra de alguns asteroides, gera marés e padrões de clima que permitem que química e biologia se misturem globalmente e pode até ter um papel em impulsionar a atividade das placas tectônicas.”

“Neste momento, não sabemos quão comuns são essas dinâmicas. Mas, se conseguirmos observar mais colisões desse tipo, vamos começar a descobrir.”

Daqui para a frente, uma combinação de monitorização contínua e observações no infravermelho pode revelar com mais clareza como a nuvem de detritos arrefece, se dispersa e se reorganiza - pistas diretas sobre a energia do impacto e sobre a natureza dos corpos envolvidos. Eventos como o de Gaia-GIC-1 mostram por que rastreios repetidos do céu são tão valiosos: eles aumentam a chance de captar fenómenos rápidos, que antes passariam despercebidos.

A pesquisa foi publicada na Cartas do Jornal Astrofísico.