O fim de uma estrela

Uma equipe internacional de pesquisadores analisou a atmosfera do planeta descoberto há pouco tempo e combinou as informações com dados sobre massa e temperatura: reconstrução da história - (crédito: Agência espacial Europeia)

Astrônomos podem ter desvendado como um planeta gigante conseguiu sobreviver à morte violenta da estrela à qual orbitava. A resposta veio a partir de novas observações realizadas pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST), da Agência Espacial Norte Americana (Nasa), que permitiram reconstruir a trajetória do exoplaneta WD1856b, descoberto em 2020 orbitando uma anã branca. Segundo os pesquisadores, os achados podem ajudar a entender o que vai acontecer com o Sistema Solar quando o Sol se apagar, daqui a bilhões de anos.

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Para o estudo publicado, ontem, na revista Nature, uma equipe internacional de pesquisadores analisou a atmosfera do planeta descoberto há pouco tempo e combinou essas informações com dados sobre massa e temperatura para reconstituir a história. Os resultados indicam que o gigante gasoso permaneceu em uma órbita segura durante a fase final da vida da estrela e só migrou para perto da anã branca bilhões de anos depois de sua formação.

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"Nossas descobertas têm implicações para o destino a longo prazo do nosso sistema solar", disse o coautor do estudo, Christopher O'Connor, do Centro de Exploração e Pesquisa Interdisciplinar em Astrofísica da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos. "Daqui a aproximadamente cinco bilhões de anos, nosso Sol morrerá, e não sabemos exatamente o que acontecerá com os planetas nessa época. O fato de os planetas poderem sobreviver até esse estágio final do ciclo de vida estelar amplia consideravelmente o leque de possibilidades sobre onde e quando planetas habitáveis poderão existir no universo."

Uma órbita improvável

Desde a descoberta, o sistema WD1856b chamou a atenção dos astrônomos. Localizado a cerca de 80 anos-luz da Terra, o planeta possui entre quatro e onze vezes a massa de Júpiter e orbita uma anã branca com tamanho semelhante ao da Terra. Diferente da maioria dos sistemas conhecidos, o planeta é cerca de oito vezes maior que sua estrela e completa uma órbita em apenas 1,4 dia.

Essa configuração é praticamente impossível. Antes de se transformar em anã branca, estrelas semelhantes ao Sol passam pela fase de gigante vermelha, crescendo mais de cem vezes seu tamanho original e engolindo os planetas mais próximos. No caso do Sistema Solar, por exemplo, Mercúrio, Vênus e possivelmente a Terra deverão ser consumidos quando o Sol atingir esse estágio.

Naelton Araújo, astrônomo e membro da Fundação Planetário do Rio de Janeiro, detalha que em certo momento a estrela consome praticamente todo hidrogênio do seu núcleo, o que dá início ao processo de mudança. "Ela passa a consumir hidrogênio de camadas superiores. Como este plasma aquecido se encontra mais perto da superfície, ela se expande tornando-se uma gigante vermelha. Nesse aumento pode engolir os planetas mais próximos. Dessa maneira o plasma aquecido engloba o que está ao redor. Depois este gás se dissipa em uma nebulosa chamada planetária e deixa apenas o núcleo estelar exposto: a anã branca."

Para os cientistas, a grande questão é como o WD1856b foi parar onde está hoje. Para isso os pesquisadores trataram de duas teorias. "Uma é que o planeta foi engolido por sua estrela hospedeira enquanto morria e conseguiu sobreviver do outro lado. A outra é que a migração ocorreu devido ao efeito gravitacional de outros objetos no sistema. A anã branca faz parte de um sistema estelar triplo, e as estrelas companheiras mais externas podem ter influenciado a órbita de WD1856b", destacou O'Connor

Para investigar essas hipóteses, os cientistas usaram o James Webb para medir a composição da atmosfera, a temperatura e a massa do planeta. As análises mostraram que WD1856b apresenta temperatura de 127°C, cerca de 240 graus acima do esperado caso fosse aquecido apenas pela radiação da anã branca.

Com essas medições e modelos que simulam o resfriamento natural de planetas grandes ao longo do tempo, a equipe conseguiu reconstruir sua evolução. Segundo os cientistas, o WD1856b permaneceu distante da estrela durante sua transformação em gigante vermelha e migrou para a órbita atual entre 3 e 5,5 bilhões de anos após a formação da anã branca e se aqueceu devido às intensas interações gravitacionais durante esse deslocamento.

Para o astrônomo Danilo Rocha, membro da comissão organizadora da Olimpíada Brasileira de Astronomia e especialista em astrofísica estelar e observacional, exoplanetas e divulgação em astronomia, a descoberta de WD1856b mostra que a morte de uma estrela não significa necessariamente o fim de tudo. "Esse planeta gigante conseguiu sobreviver à evolução de sua estrela para uma anã branca, algo que antes era considerado muito improvável para objetos em órbitas tão próximas. O estudo sugere que alguns astros podem permanecer intactos e até migrar para novas órbitas após a morte da estrela, ampliando nosso entendimento sobre a evolução dos sistemas planetários e oferecendo pistas sobre o futuro distante do próprio Sistema Solar."

Futuro do Sistema Solar

Os pesquisadores afirmam que o sistema WD1856b representa uma oportunidade para compreender o que pode acontecer com planetas externos quando estrelas semelhantes ao Sol chegam ao fim de suas vidas. Em vez de morrerem com o astro, esses sistemas podem continuar evoluindo durante bilhões de anos.

"Estamos acostumados a olhar para o passado quando usamos telescópios, mas esta é a primeira vez que conseguimos vislumbrar o que pode acontecer com os planetas externos ao redor do remanescente de uma estrela semelhante ao Sol. É como usar uma máquina do tempo para observar o futuro distante do nosso sistema solar", disse Ryan MacDonald, coautor do artigo e cientista da Universidade de St Andrews, na Escócia.

Duas perguntas para

Helio Jaques, presidente da Sociedade Brasileira de Astronomia

Quais mecanismos gravitacionais podem fazer um planeta migrar bilhões de anos após a morte de sua estrela, e por que esse fenômeno é considerado tão surpreendente?

Quando a estrela central perde massa subitamente, no momento de sua vida, a força gravitacional que ela impunha aos planetas se enfraquece repentinamente. Os planetas sobreviventes deveriam ficar mais livres, mover-se para órbitas mais afastadas do astro central. Contudo, os autores apontam que WD1856b migrou para uma órbita mais interna. A única possibilidade de isso acontecer é que na expansão da estrela ela não engoliu o planeta.

Qual a importância das observações do Telescópio Espacial James Webb para a astronomia?

O telescópio James Webb permite coletar informação eletromagnética em regimes de energia que normalmente não estão acessíveis aos demais telescópios. Ele explora o universo através da luz infravermelha. Isso é muito vantajoso para o estudo de planetas, pois eles emitem nesses comprimentos de onda infravermelha. Muitas descobertas já estão sendo feitas por meio do seu uso.