Pela primeira vez, um grupo de cientistas observou uma estrela envelhecida destruindo um planeta dentro do seu próprio sistema estelar usando o Observatório Zwicky Transient Facility (ZTF) do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) e o Observatório de campo amplo de objetos próximos da Terra da NASA (NEOWISE). Os astrônomos acreditam que esse fenômeno ocorre há muito tempo em sistemas estelares gigantes vermelhos, mas nunca foi diretamente observado - até agora.

O estudo, liderado por Kishalay De do Instituto de Tecnologia de Massachusetts em Cambridge, fornecerá aos astrônomos um vislumbre do que o futuro do nosso sistema solar pode parecer quando o nosso sol eventualmente absorver Mercúrio, Vênus e possivelmente a Terra em aproximadamente cinco bilhões de anos.

“Esse tipo de evento tem sido previsto há décadas, mas até agora nunca observamos como esse processo ocorre”, disse De.

Quando uma estrela da sequência principal, ou qualquer estrela que funde hidrogênio em hélio dentro de um núcleo quente e denso, chega aos últimos anos de sua vida, ela eventualmente ficará sem combustível dentro de seu núcleo. Quando isso acontece, a estrela começará a aumentar drasticamente de tamanho e ficar mais avermelhada - ganhando o nome de "gigante vermelha". Se essa gigante vermelha tiver planetas orbitando próximos a ela, esses planetas serão normalmente engolidos pela gigante vermelha à medida que ela se expande em tamanho, destruindo os planetas.

Como mencionado, os astrônomos há muito tempo teorizam que as gigantes vermelhas absorvem e destroem planetas dentro de seu próprio sistema, mas nunca foram capazes de observar diretamente o fenômeno com telescópios. No entanto, usando ZTF, NEOWISE e vários outros observatórios terrestres, De e outros foram capazes de coletar dados sobre um evento e até determinar as características do planeta que foi destruído por sua estrela hospedeira.

No evento específico estudado por De et al., chamado ZTF SLRN-2020, o planeta tinha aproximadamente o mesmo tamanho que Júpiter. No entanto, a distância orbital do planeta em ZTF SLRN-2020 era muito, muito menor do que a distância orbital de Júpiter de nosso Sol - orbitando mais perto de sua estrela hospedeira do que Mercúrio orbita nosso Sol.

Além disso, os dados dos observatórios terrestres e NEOWISE permitiram que De et al. previsse a sequência de eventos que ocorreram durante a morte do planeta.

À medida que a estrela começou a se expandir no plano orbital do planeta, a atmosfera da gigante vermelha envolveu o planeta. A resistência produzida pelo planeta ao entrar na atmosfera da estrela reduziu substancialmente a velocidade orbital do planeta, fazendo com que sua órbita encolhesse e afundasse ainda mais na estrela - semelhante à forma como os objetos entram na atmosfera da Terra. A transferência de energia do planeta ao entrar na estrela causou temporariamente um aumento dramático no tamanho e brilho da estrela, com seu brilho aumentando várias centenas de vezes sua magnitude usual. A estrela então voltou ao seu tamanho e magnitude normais.

Mas como De encontrou ZTF SLRN-2020 e confirmou que era um planeta sendo absorvido e destruído?

Curiosamente, De não estava realmente procurando por planetas sendo destruídos por suas estrelas hospedeiras - em vez disso, ele procurava por novas, um fenômeno em que uma anã branca canibaliza gás quente de outras estrelas próximas. Usando o ZTF, De notou um grande flash de luz de uma estrela.

De originalmente assumiu que esse grande flash era apenas outra nova. No entanto, isso acabou sendo falso.

As novas geralmente são cercadas por fluxos maciços de gás quente, o que significa que tendem a parecer muito brilhantes para telescópios e outras instalações observacionais. No entanto, observações de acompanhamento do flash notado por De mostraram que o gás e a poeira circundantes a estrela estavam muito frios - características que não são comuns em novas. De nunca tinha visto nada parecido e imediatamente começou a planejar futuras observações da estrela.

Uma dessas observações de acompanhamento utilizou o NEOWISE, um observatório que observa todo o céu em luz infravermelha a cada seis meses, criando mapas do céu que permitem que os astrônomos observem como os objetos mudam ao longo do tempo. A partir dos dados do NEOWISE, De descobriu que o aumento de brilho era evidência de poeira, que pode emitir luz em infravermelho, sendo produzida por e circulando ao redor da estrela. Além disso, os dados do NEOWISE mostraram que a estrela estava brilhando quase um ano antes do ZTF observar o flash.

De et al. acredita que a poeira circundante a estrela após ZTF SLRN-2020 indica que o planeta lutou até o fim, já que o planeta provavelmente retirou gás quente da estrela à medida que entrava em sua atmosfera. O gás quente que foi retirado da estrela teria esfriado e se transformado em poeira. Isso provavelmente é a poeira vista nas observações do NEOWISE. Além disso, à medida que o planeta afundava mais fundo na estrela e começava a ser despedaçado, ainda mais do gás quente da estrela teria sido ejetado para longe da estrela, produzindo mais poeira.

Como mencionado, os dados de De et al. podem dar aos cientistas uma visão de como nosso sistema solar pode parecer daqui a cinco bilhões de anos, quando o Sol se expandir e engolir Mercúrio, Vênus e, possivelmente, a Terra. No entanto, como De explicou, o evento não seria tão perceptível quanto ZTF SLRN-2020 devido aos tamanhos pequenos de Mercúrio e Vênus.

“Se eu fosse um observador olhando para o sistema solar daqui a cinco bilhões de anos, eu poderia ver o Sol brilhar um pouco, mas nada tão dramático quanto isso, mesmo que seja exatamente a mesma física em ação”, disse De.

Os astrônomos atualmente acreditam que um punhado de gigantes vermelhas consome planetas dentro de nossa galáxia a cada ano. A pesquisa de De et al. ajudará a criar um modelo para futuros estudos que planejam investigar a absorção e destruição de planetas por gigantes vermelhas.

“Essa descoberta mostra que vale a pena observar todo o céu e arquivar essas observações, porque ainda não conhecemos todos os eventos interessantes que podemos capturar. Com o arquivo NEOWISE, podemos voltar no tempo. Podemos encontrar tesouros escondidos ou aprender algo sobre um objeto que nenhum outro observatório pode nos dizer”, disse o vice-investigador principal do NEOWISE, Joe Masiero, do Centro de Processamento e Análise Infravermelha do Caltech.

A pesquisa de De et al. foi publicada em 3 de maio na revista Nature.

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