A morte de uma estrela não é o fim de um sistema planetário

A morte do Sol é um acontecimento distante no tempo, mas inevitável. Entender o que acontecerá quando nossa estrela esgotar seu combustível nuclear é uma das grandes questões da astronomia moderna, e seu fim determinará os destinos do Sistema Solar e da Terra.

Agora, um novo estudo de pesquisadores da Universidade de St Andrews (Reino Unido), publicado na revista científica Nature, oferece uma das pistas mais claras até o momento sobre o que pode acontecer. Graças às observações do telescópio espacial James Webb, uma equipe internacional de astrônomos observou um planeta gigante orbitando uma anã branca e conseguiu reconstruir sua história. O resultado sugere que a morte de uma estrela não implica necessariamente o fim de todos os planetas do sistema.

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O futuro do Sol

Daqui a cerca de 5 bilhões de anos, o Sol esgotará o hidrogênio de seu núcleo. A partir desse momento, ele se tornará uma estrela gigante vermelha, mais de cem vezes maior em relação ao seu tamanho atual.

Mercúrio e Vênus desaparecerão com toda a certeza. A Terra pode ter o mesmo destino. Depois disso, as camadas externas do Sol serão ejetadas para o espaço e restará apenas seu núcleo: uma anã branca, um objeto do tamanho aproximado de nosso planeta, mas extremamente maciço, com cerca de metade da massa atual do Sol concentrada em um volume minúsculo.

O que o novo estudo revela é que os planetas mais distantes, como Júpiter, Saturno, Urano ou Netuno, poderiam sobreviver à catástrofe.

Um planeta em torno de uma estrela morta

A chave do estudo é o WD 1856 b, um exoplaneta gigante localizado a cerca de 80 anos-luz da Terra. Seu tamanho é semelhante ao de Júpiter, mas sua massa é entre quatro e onze vezes maior. O mais surpreendente é que ele orbita uma anã branca a cada 1,4 dias, a uma distância de apenas 0,02 unidade astronômica (ou seja, 0,02 vez a distância entre o Sol e a Terra, o que equivale a cerca de 3 milhões de quilômetros). Essa órbita parece impossível.

Quando a estrela progenitora passou pela fase de gigante vermelha, ocupou uma região muito maior do que a órbita atual do planeta. Se WD 1856 b estivesse sempre ali, teria sido destruído.

Durante anos, os astrônomos debateram duas possibilidades. A primeira era que o planeta tivesse sobrevivido dentro da atmosfera da gigante vermelha. A segunda, que ele estivesse inicialmente muito mais distante e migrado para o interior do sistema após a "morte" da estrela.

A precisão do telescópio espacial James Webb

Para resolver o mistério, os pesquisadores utilizaram o espectrógrafo NIRSpec do telescópio James Webb durante um dos breves trânsitos astronômicos do planeta diante da anã branca. O fenômeno dura apenas oito minutos, o que dá uma ideia da precisão necessária para obter os dados.

Uma atmosfera rica em carbono

As observações revelaram algo inesperado: a atmosfera planetária contém hidrocarbonetos, provavelmente metano, além de neblina e nuvens. A análise sugere uma abundância de carbono notavelmente elevada. É a primeira vez que se caracteriza a atmosfera de um planeta que orbita uma estrela morta.

Essa riqueza química é especialmente interessante porque fornece pistas sobre a história do planeta. Parte desse material pode ter sido incorporada durante sua formação, embora também seja possível que ele tenha acumulado compostos ricos em carbono ao longo de bilhões de anos de evolução.

Mas a descoberta mais importante foi outra. O planeta apresenta uma temperatura de cerca de 400 kelvin (aproximadamente 127°C), muito superior aos 160 kelvin que deveria ter se recebesse energia apenas da fraca anã branca.

Reconstruindo bilhões de anos

Os planetas gigantes gasosos esfriam de maneira previsível ao longo do tempo. Utilizando modelos de resfriamento planetário, os pesquisadores reconstruíram a história térmica de WD 1856 b e calcularam quando deve ter ocorrido o episódio que o aqueceu.

A resposta foi surpreendente: o aquecimento ocorreu entre 3 bilhões e 5,5 bilhões de anos depois que a estrela já havia se transformado em uma anã branca.

Esse resultado praticamente descarta a possibilidade de o planeta ter sobrevivido dentro da gigante vermelha. Se isso tivesse ocorrido, o aquecimento teria coincidido com a morte da estrela.

Em vez disso, a explicação mais provável é que o planeta tenha permanecido por bilhões de anos em uma órbita segura e distante. Somente muito tempo depois, um processo de migração planetária impulsionado por interações gravitacionais alterou sua trajetória. Durante esse processo, as forças de maré geraram enormes quantidades de calor no interior do planeta.

O "continua…" do Sistema Solar

A descoberta mostra que a evolução de um sistema planetário não termina quando sua estrela morre. Na verdade, ela pode continuar por bilhões de anos. Os gigantes gasosos sobreviventes podem mudar de órbita, sofrer interações gravitacionais e até migrar em direção ao remanescente estelar muito tempo depois do desaparecimento da estrela original.

Não sabemos se algo semelhante ocorrerá em nosso Sistema Solar. Mas o WD 1856 b demonstra que Júpiter e os demais gigantes gasosos podem ter uma história muito mais longa e complexa do que imaginávamos.

Pela primeira vez, astrônomos observaram um possível futuro do Sistema Solar e conseguiram reconstruí-lo. E o que descobriram é que a morte do Sol talvez não seja o fim da história, mas o início de um novo capítulo.

Carlos Vázquez Monzón não presta consultoria, trabalha, possui ações ou recebe financiamento de qualquer empresa ou organização que poderia se beneficiar com a publicação deste artigo e não revelou nenhum vínculo relevante além de seu cargo acadêmico.