Conforme noticiado pelo Olhar Digital, um estudo liderado por astrônomos do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG/USP), confirma que estrelas podem engolir planetas ao longo de sua evolução e incorporar esse material à própria composição química.
Publicada na revista Astronomy & Astrophysics, a descoberta pode ajudar os cientistas a reconstruir a história de antigos sistemas planetários. A pesquisa, conduzida em colaboração com especialistas da Polônia, Itália, China e Austrália, analisou um par de estrelas muito semelhantes e encontrou pistas químicas que sugerem que uma delas devorou um planeta rochoso – o mesmo tipo da Terra.
As estrelas investigadas, chamadas HD 129171 e HD 129209, formam um sistema binário, ou seja, orbitam uma à outra. Além disso, são consideradas estrelas “gêmeas”, pois nasceram ao mesmo tempo e a partir da mesma nuvem de gás e poeira.
Imagem do sistema binário de estrelas HD 129171 e HD 129209. – Crédito: Digital Sky Survey via Aladin/Anne Rathsam
Segundo a astrônoma Anne Rathsam, doutoranda do IAG/USP e autora principal do estudo, a expectativa é que estrelas formadas nessas condições apresentem a mesma composição química. Isso porque elas surgem de uma mesma nuvem primordial, que os modelos atuais consideram quimicamente homogênea. Como também têm massas e tamanhos semelhantes, espera-se que tenham passado por processos de evolução estelar muito parecidos.
No entanto, há anos os astrônomos observam que algumas estrelas gêmeas possuem diferenças inesperadas na quantidade de certos elementos, um mistério que ainda não tinha uma explicação convincente. No caso de HD 129171 e HD 129209, as discrepâncias químicas observadas são significativas.
Parte do material engolido se integrou à química da estrela
Em entrevista ao Olhar Digital, Rathsam disse que só havia duas possíveis explicações para esse fenômeno. “Ou as nuvens que formam estrelas não são quimicamente homogêneas como nossas teorias de formação estelar assumem, ou uma das estrelas engoliu um planeta”.
Os resultados do estudo reforçam a segunda hipótese. Quando uma estrela absorve um planeta, parte desse material passa a integrar suas camadas externas, alterando sua composição química.
“Podemos separar os elementos químicos em dois grupos: elementos refratários, que são normalmente encontrados em estado sólido no Universo e, portanto, são os principais componentes de planetas rochosos e núcleos rochosos de planetas gigantes, e elementos voláteis, que são normalmente encontrados em estado gasoso”, explicou a líder do estudo, que focou especialmente nos elementos refratários.
Representação visual de uma estrela “engolindo” um planeta rochoso – Crédito: Imagem gerada por IA/Gemini
Ao comparar as duas estrelas, a equipe identificou um padrão revelador. Quanto mais refratário era o elemento analisado, maior era a diferença observada entre elas. Isso indicava que uma das estrelas havia recebido uma quantidade extra desse material sólido.
“O que observamos é que apesar de as abundâncias de elementos voláteis serem similares entre HD 129171 e HD 129209, HD 129171 é mais rica em elementos refratários, e quanto mais refratário o elemento, maior a diferença química”, disse Rathsam.
Segundo ela, dois elementos refratários em particular fornecem as principais pistas: o lítio e o berílio. “Esses elementos são lentamente destruídos pelas estrelas conforme elas evoluem, e nenhum deles é produzido no seu interior. Assim, a única forma de aumentar a quantidade de lítio e berílio que uma estrela possui é via acresção de material rochoso. Então, como HD 129171 é muito mais rica em elementos refratários do que HD 129209, e em especial, possui uma maior abundância de lítio e berílio, nós temos evidências fortes que indicam que HD 129171 ingeriu um planeta”.
Esses elementos também possuem outra característica importante: são destruídos pelo calor extremo existente no interior estelar. O lítio desaparece em temperaturas de cerca de 2,5 milhões de graus Celsius, enquanto o berílio resiste até aproximadamente 3,5 milhões de graus.
“Se pensarmos em uma estrela como o Sol, por exemplo, apesar de ter cerca de 5800°C em sua superfície, o interior é muito mais quente, e as temperaturas no centro chegam a atingir até 15 milhões de graus Celsius. Assim, ambos os elementos sofrem destruição ao longo da vida da estrela”.
Isso significa que o excesso desses elementos não dura para sempre. Com o passar do tempo, eles vão sendo consumidos pelo calor e sua assinatura química enfraquece gradualmente.
O berílio, porém, apresenta uma vantagem. Como suporta temperaturas mais elevadas antes de ser destruído, sua presença pode permanecer detectável por mais tempo. Segundo Rathsam, isso faz dele um indicador mais confiável para identificar estrelas que engoliram planetas em algum momento de sua história.
Para realizar a investigação, os cientistas utilizaram dados obtidos pelo espectrógrafo UVES, instalado no Very Large Telescope (VLT), um dos maiores telescópios do mundo, localizado no Chile. O equipamento separa a luz das estrelas em diferentes comprimentos de onda, permitindo identificar os elementos químicos presentes em suas atmosferas.
As observações mostraram que HD 129171 e HD 129209 possuem composições muito parecidas quando se analisam os elementos voláteis. A diferença surgiu justamente entre os elementos refratários.
A estrela HD 129171 apresentou concentrações significativamente maiores desses elementos, incluindo lítio e berílio. Como explicou Rathsam, essa combinação representa uma forte evidência de que ela absorveu um planeta rochoso no passado.
A pesquisadora Anne Rathsam, líder do estudo. – Crédito: Arquivo pessoal
Ainda existem questões em aberto. Os cientistas não conseguem determinar se a estrela engoliu um único planeta de grande porte ou vários corpos menores. Da mesma forma, não é possível saber exatamente quando o evento aconteceu.
Mesmo assim, a presença de lítio e berílio em excesso sugere que a ingestão ocorreu em um período relativamente recente, pelo menos em termos astronômicos. Caso tivesse acontecido há muito mais tempo, esses elementos já teriam sido destruídos pelo calor interno da estrela.
Além de explicar diferenças químicas observadas entre estrelas gêmeas, a descoberta traz novas informações sobre a evolução dos sistemas planetários. Os resultados reforçam a hipótese de que a destruição de planetas por suas estrelas pode ser um fenômeno relativamente comum no Universo.
Essa possibilidade também levanta questões sobre a busca por vida fora da Terra. O Sistema Solar é considerado relativamente estável, com planetas que mantêm órbitas regulares há bilhões de anos.
Se muitos sistemas planetários forem mais instáveis do que o nosso, alguns planetas podem acabar sendo destruídos antes mesmo de desenvolver condições favoráveis ao surgimento da vida. Nesse contexto, a identificação de assinaturas químicas deixadas por planetas engolidos pode ajudar os cientistas a compreender melhor quais ambientes têm maior potencial para permanecer habitáveis ao longo do tempo.
