As estrelas parecidas com o Sol que devoram os planetas que as orbitam

Quão raro é nosso Sistema Solar? Nos cerca de 30 anos desde que planetas foram descobertos orbitando estrelas diferentes do nosso Sol, constatamos que os sistemas planetários são comuns na Galáxia.

No entanto, muitos deles são bem diferentes do Sistema Solar que conhecemos.

Os planetas em nosso Sistema Solar giram em torno do Sol em trajetórias estáveis e quase circulares, o que sugere que as órbitas não mudaram muito desde que os planetas se formaram.

Mas muitos sistemas planetários orbitando em torno de outras estrelas tiveram um passado bastante caótico.

A história relativamente calma do nosso Sistema Solar favoreceu o desenvolvimento da vida aqui na Terra.

Na busca por mundos alienígenas que possam conter vida, podemos selecionar melhor os objetos de estudo se tivermos uma maneira de identificar sistemas que tiveram passados pacíficos semelhantes.

Nossa equipe internacional de astrônomos abordou esta questão em uma pesquisa publicada na revista científica Nature Astronomy.

Descobrimos que entre 20% e 35% das estrelas parecidas com o Sol devoram seus próprios planetas, sendo 27% o percentual mais provável.

Isso sugere que pelo menos um quarto dos sistemas planetários orbitando estrelas semelhantes ao Sol tiveram um passado bastante caótico e dinâmico.

Histórias caóticas e estrelas binárias

Os astrônomos observaram vários sistemas exoplanetários em que planetas grandes ou de médio porte se movem significativamente.

A gravidade desses planetas migratórios também pode ter perturbado as trajetórias dos outros planetas ou até mesmo os empurrado para órbitas instáveis.

Na maioria desses sistemas bastante dinâmicos, também é provável que alguns dos planetas tenham caído na estrela hospedeira.

No entanto, não sabíamos o quão comuns esses sistemas caóticos eram em relação a sistemas mais silenciosos como o nosso, cuja arquitetura ordenada favoreceu o desenvolvimento da vida na Terra.

Até mesmo com os instrumentos astronômicos mais precisos disponíveis, seria muito difícil resolver essa questão estudando diretamente os sistemas exoplanetários.

Em vez disso, analisamos a composição química das estrelas em sistemas binários.

Os sistemas binários são formados por duas estrelas orbitando uma em torno da outra.

As duas estrelas geralmente se formam ao mesmo tempo a partir do mesmo gás, então esperamos que elas contenham a mesma mistura de elementos.

No entanto, se um planeta cair em uma das duas estrelas, ele será dissolvido na camada externa da estrela.

Isso pode modificar a composição química da estrela, o que significa que vemos mais elementos que formam planetas rochosos — como o ferro— do que veríamos de outra maneira.

Vestígios de planetas rochosos

Nós inspecionamos a composição química de 107 sistemas binários compostos de estrelas semelhantes ao Sol, analisando o espectro de luz que eles produzem.

A partir daí, estabelecemos quantas estrelas continham mais material planetário do que sua estrela companheira.

Também constatamos três coisas que se somam a evidências incontestáveis de que as diferenças químicas observadas entre os pares binários foram causadas pela ingestão de planetas.

Primeiro, descobrimos que estrelas com uma camada externa mais fina têm uma probabilidade maior de serem mais ricas em ferro do que suas companheiras.

Isso é consistente com o consumo de planetas, pois quando o material planetário é diluído em uma camada mais fina, causa uma mudança maior na composição química da camada.

Em segundo lugar, as estrelas mais ricas em ferro e outros elementos de planetas rochosos também contêm mais lítio do que suas companheiras.

O lítio é rapidamente destruído nas estrelas, enquanto é conservado nos planetas.

Então um nível anormalmente alto de lítio em uma estrela deve ter chegado depois que a estrela se formou, o que se encaixa na ideia de que o lítio foi carregado por um planeta até ser comido pela estrela.

Em terceiro lugar, as estrelas que contêm mais ferro do que suas companheiras também contêm mais do que estrelas semelhantes na Galáxia.

No entanto, as mesmas estrelas têm quantidade padrão de carbono, que é um elemento volátil e por isso não é carregado pelas rochas.

Portanto, estas estrelas foram enriquecidas quimicamente por rochas, de planetas ou material planetário.

A busca pela Terra 2.0

Estes resultados representam um avanço para a astrofísica estelar e a exploração de exoplanetas.

Não só descobrimos que devorar planetas pode alterar a composição química de estrelas semelhantes ao Sol, como também que uma fração significativa de seus sistemas planetários teve um passado muito dinâmico, diferentemente do nosso sistema solar.

Finalmente, nosso estudo abre a possibilidade de usar análise química para identificar estrelas que são mais propensas a hospedar verdadeiros análogos de nosso calmo sistema solar.

Há milhões de estrelas relativamente próximas semelhantes ao Sol.

Sem um método para identificar os alvos mais promissores, a busca pela Terra 2.0 vai ser, como diz o ditado, como encontrar uma agulha no palheiro.

* Lorenzo Spina é pesquisador de pós-doutorado do Instituto Nacional de Astrofísica da Itália e ex-pesquisador da Universidade Monash, na Austrália.

Este artigo foi publicado originalmente no site de notícias acadêmicas The Conversation e republicado aqui sob uma licença Creative Commons. Leia aqui a versão original (em inglês).