Um piscar inesperado a 11.600 anos-luz revela uma colisão planetária

A luz de uma estrela longínqua, que de repente tremulou como a chama de uma vela prestes a apagar, conduziu astrónomos a uma descoberta impressionante.

A partir da análise das mudanças estranhas numa estrela parecida com o Sol chamada Gaia-GIC-1, situada a cerca de 11.600 anos-luz, os cientistas concluíram que a explicação mais consistente para o comportamento incomum é a colisão de dois planetas recém-formados nas imediações do astro.

“É incrível que vários telescópios tenham registado esse impacto em tempo real”, afirma o astrónomo Anastasios Tzanidakis, da Universidade de Washington.

“Há apenas alguns outros casos de colisões planetárias de qualquer tipo documentados, e nenhum com tantas semelhanças com o impacto que criou a Terra e a Lua. Se conseguirmos observar mais momentos como este noutros pontos da galáxia, aprenderemos muito sobre a formação do nosso mundo.”

Sistemas planetários jovens: um cenário naturalmente caótico

Sistemas planetários, sobretudo nos seus primeiros anos, podem ser ambientes extremamente turbulentos. Aglomerados de poeira transformam-se em “sementes” de planetas - os planetesimais - onde quer que condições como densidade e gravidade permitam, independentemente do que mais esteja a circular em torno da estrela jovem.

Esse contexto favorece colisões frequentes, como os cientistas acreditam ter ocorrido no nosso próprio Sistema Solar. Além de períodos posteriores de bombardeamento intenso, quando incontáveis asteroides atingiram os planetas jovens, estima-se que um corpo com dimensões semelhantes às de Marte tenha embatido na Terra, lançando detritos para a órbita - material que mais tarde deu origem à Lua.

Encontrar evidências claras desse processo em torno de outras estrelas é difícil. Colisões planetárias acontecem em escalas relativamente pequenas e desenvolvem-se depressa, deixando apenas nuvens de poeira de curta duração (à escala do Universo), o que torna a deteção a grandes distâncias um desafio.

Gaia e o acompanhamento contínuo do brilho das estrelas

Com levantamentos amplos e recentes, como o Gaia, os astrónomos passaram a acompanhar enormes áreas do céu simultaneamente, medindo repetidas vezes o brilho, as cores e as posições de um número imenso de estrelas para identificar qualquer mudança no seu comportamento.

No caso da Gaia-GIC-1, as alterações começaram a ser registadas há quase uma década. No entanto, apenas quando Tzanidakis revisou dados mais antigos é que algo realmente fora do padrão chamou a atenção.

“A emissão de luz da estrela era bem estável, mas a partir de 2016 surgiram estas três quedas de brilho. E, depois, por volta de 2021, tudo ficou completamente fora de controlo”, explica.

“Não dá para reforçar o suficiente: estrelas como o nosso Sol não fazem isso. Então, quando vimos este caso, foi tipo: ‘Olá, o que está a acontecer aqui?’”

O que é a Gaia-GIC-1 (uma estrela do tipo F) e por que isso é tão estranho

A Gaia-GIC-1 é uma estrela do tipo F, semelhante ao Sol, porém maior e mais quente. Ela tem cerca de 1.7 vezes o raio solar e aproximadamente 1.3 vezes a massa do Sol, situada perto da constelação austral da Popa, nas regiões externas do disco da Via Láctea.

A idade exata da estrela não é fácil de determinar, mas ela aparenta estar relativamente estável, firmemente posicionada na sequência principal. Isso significa que já entrou na “vida adulta” estelar, sustentada pela fusão de hidrogénio no núcleo. Estrelas do tipo F tendem a ser bastante constantes - não são marcadas pela atividade extrema observada em anãs vermelhas, por exemplo, nem apresentam as oscilações peculiares vistas em estrelas no fim da vida, como Betelgeuse.

Por isso, foi surpreendente observar mudanças tão acentuadas no brilho da Gaia-GIC-1. No total, a luminosidade diminuiu até 25 percent, seguindo um padrão que nunca tinha sido observado antes.

Um sinal decisivo: o infravermelho contou a história ao contrário

O astrónomo James Davenport, também da Universidade de Washington, sugeriu analisar o fenómeno por outro ângulo - e foi aí que o enigma ganhou contornos mais claros.

“A curva de luz no infravermelho era exatamente o oposto da luz visível”, diz Tzanidakis.

“À medida que a luz visível começava a tremular e a enfraquecer, o infravermelho disparava. Isso pode indicar que o material que está a bloquear a estrela é quente - tão quente que brilha no infravermelho.”

Esse conjunto de observações aponta para uma nuvem de poeira com massa comparável à de um asteroide grande, aproximando-se de metade da massa do planeta anão Ceres, aquecida a cerca de 900 kelvins. Segundo a modelagem feita pela equipa, existe um tipo de evento capaz de encaixar nesses parâmetros.

Gaia-GIC-1 e a colisão de planetesimais a 1 unidade astronómica

Uma colisão entre planetesimais pode gerar tanto a massa quanto o aquecimento estimados e ainda reproduzir as oscilações estranhas de brilho - incluindo o escurecimento inicial e a fase posterior de instabilidade. Se dois planetesimais estiverem a aproximar-se gradualmente, é possível que passem por uma sequência de impactos rasantes antes da colisão final, mais caótica.

Os pesquisadores concluíram que esse choque teria ocorrido a cerca de uma unidade astronómica da estrela hospedeira - aproximadamente a mesma distância entre a Terra e o Sol. Isso torna o episódio uma pista potencialmente valiosa sobre os anos formativos do nosso Sistema Solar, sobre o próprio planeta que habitamos e até sobre a vida que nele surgiu.

“Quão raro é o evento que criou a Terra e a Lua? Essa pergunta é fundamental para a astrobiologia”, diz Davenport.

“Parece que a Lua é um dos ingredientes ‘mágicos’ que tornam a Terra um bom lugar para a vida. Ela pode ajudar a proteger a Terra de alguns asteroides, produz marés oceânicas e padrões meteorológicos que permitem que química e biologia se misturem globalmente, e talvez até tenha um papel em impulsionar a atividade das placas tectónicas.

“Neste momento, não sabemos o quão comuns são essas dinâmicas. Mas, se capturarmos mais colisões como esta, vamos começar a descobrir.”

A pesquisa foi publicada em Cartas do Jornal Astrofísico.