Chandra pode ter registrado a primeira evidência de uma jovem estrela devorando um protoplaneta

Dados do Chandra indicam que uma jovem estrela, conhecida como RW Aur A, provavelmente destruiu e consumiu planetas em formação. Se confirmados, esta seria a primeira vez que os astrônomos teriam testemunhado tal evento. A...

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Dados do Chandra indicam que uma jovem estrela, conhecida como RW Aur A, provavelmente destruiu e consumiu planetas em formação. Se confirmados, esta seria a primeira vez que os astrônomos teriam testemunhado tal evento. A estrela tem alguns milhões de anos e está localizada a cerca de 450 anos-luz da Terra.

Os cientistas podem ter observado, pela primeira vez, a destruição de um protoplaneta em torno da estrela RW Aur A, uma estrela localizada a cerca de 450 anos-luz da Terra, distância que a torna relativamente próxima em termos astronômicos. Desde a década de 1930, os astrônomos estudaram a RW Aur A e ficaram curiosos sobre o porquê de a luz dessa estrela mudar com o tempo. Nos últimos anos, os cientistas observaram que essa variabilidade aumentou, com a luz da estrela diminuindo ainda mais e por períodos mais longos.

Ilustração artística do Observatório de raio-X Chandra. O Chandra é o telescópio de raios-X mais sensível já construído. Crédito: NASA/CXC/NGST

Para investigar essas observações, uma equipe de astrônomos usou o observatório espacial Chandra para obter informações na faixa de raios-X do espectro eletromagnético. Os raios-X são geralmente emitidos por fenômenos mais energéticos e mais quentes do que suas contrapartes de emissões eletromagnéticas na faixa do visível e podem revelar informações sobre os diferentes elementos, incluindo o ferro. O Observatório de Raios-X Chandra é um telescópio espacial da NASA que examina buracos negros, quasares, supernovas e similares — todas as fontes de alta energia do universo. Ele mostra um lado do cosmos que é invisível ao olho humano e, portanto, não pode ser observado por instrumentos que trabalhem no espectro visível.

Os dados do Chandra sugerem que o mais recente evento de escurecimento da RW Aur A foi causado pela colisão de dois “planetesimais” (isto é, corpos planetários infantis ainda em processo de formação), incluindo pelo menos um objeto grande o suficiente para ser um planeta.

Como os raios-X vêm da atmosfera exterior quente da estrela, as mudanças no espectro de raios-X — a intensidade dos raios-X medidos em diferentes níveis de energias — nessas três observações foram usadas para sondar a densidade e a composição do material absorvente em volta da estrela.

A equipe descobriu que as quedas na luz e nas emissões de raios-X são causadas pelo gás denso que obscurece a luz da estrela. Além disso, uma observação do Chandra em 2017 mostrou uma forte emissão de átomos de ferro, indicando que o disco continha pelo menos dez vezes mais ferro do que o observado durante um período brilhante em 2013.

Concepção artística retrata a destruição de um planetesimal ou protoplaneta, a qual os cientistas podem ter testemunhado pela primeira vez usando dados do Observatório de Raios-X Chandra da NASA, conforme descrito em um recente comunicado de imprensa. Se esta descoberta for confirmada, ela fornecerá informações sobre os processos que afetam a sobrevivência de planetas em formação. Créditos: NASA/CXC/M. Weiss (concepção artística); NASA/CXC/MIT/H. M.Günther (espectro de raios-X)

Os espectros do Chandra das observações de 2013 e 2017 são mostrados em uma inserção no gráfico (no canto inferior esquerdo da imagem acima). O pico acentuado do lado direito do espectro de 2017 é uma assinatura de uma grande quantidade de ferro. Os pesquisadores propõem que esse excesso de ferro foi criado quando dois planetesimais colidiram. Se um ou ambos os corpos planetários forem feitos parcialmente de ferro, o seu esmagamento poderia ter liberado uma grande quantidade de ferro no disco de material em torno da estrela e isso teria obscurecido temporariamente luz proveniente de RW Aur A quando o material finalmente veio a cair nela.

“As simulações por computador previram há muito tempo que os planetas podem cair em uma estrela jovem, mas nunca observamos isso antes”, diz, segundo o site Scitechdaily.com, Hans Moritz Guenther, pesquisador do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT, na sigla em inglês), que liderou o estudo. “Se a nossa interpretação dos dados estiver correta, esta seria a primeira vez que observamos diretamente uma jovem estrela devorando um ou mais planetas”.

A estrela RW Aur A

Os eventos de escurecimento anteriores da estrela podem ter sido causados por eventos semelhantes, seja de dois corpos planetários ou de grandes remanescentes de colisões passadas que se encontraram de frente e se fragmentaram novamente.

A RW Aur A está localizada nas escuras nuvens de Taurus-Auriga, que abrigam berçários estelares contendo milhares de jovens estrelas. Estrelas muito jovens, ao contrário do nosso Sol relativamente maduro, ainda estão rodeadas por um disco rotativo de gás e aglomerados de material que variam em tamanho, desde pequenos grãos de poeira a seixos, e possivelmente planetas incipientes. Esses discos duram de 5 a 10 milhões de anos.

A RW Aur A é estimada em vários milhões de anos, e ainda é cercado por um disco de poeira e gás. Essa estrela e sua companheira binária, a RW Aur B, possuem a mesma massa que o Sol.

As quedas notáveis no brilho na frequência do visível de RW Aur A, ocorridas a cada poucas décadas, duraram cerca de um mês. Então, em 2011, o comportamento mudou. A estrela diminuiu novamente, dessa vez por cerca de seis meses. A estrela finalmente se iluminou, apenas para desvanecer novamente em meados de 2014. Em novembro de 2016, a estrela retornou ao seu brilho total e, em janeiro de 2017, diminuiu novamente.

O Telescópio Espacial Chandra, que vê na frequência do raios-X, foi usado para observar a estrela durante um período opticamente brilhante em 2013 e, em seguida, nos períodos de queda do brilho em 2015 e 2017, quando uma diminuição nos raios-X também foi observada.

A colisão

Guenther e colegas sugerem que o excesso de ferro foi criado pela colisão de dois planetesimais. Se um ou ambos os corpos planetários fossem constituídos praticamente só de ferro, essa colisão poderia ter liberado uma grande quantidade desse elemento químico no disco da estrela e, posteriormente, ter obscurecido temporariamente a luz dela à medida em que o material caia na estrela.

Uma explicação alternativa menos cogitada é que pequenos grãos ou partículas, provavelmente de ferro, podem ficar coesos em partes do disco de material ao redor da estrela. Se a estrutura do disco mudar repentinamente, como quando a estrela parceira de RW Aur A passa por perto, as forças de maré resultantes podem liberar os grãos ou partículas de ferro adensados, criando um excesso de ferro que pode cair na estrela.

Os cientistas esperam fazer mais observações da estrela no futuro para ver se a quantidade de ferro que a envolve mudou, uma medida que poderia ajudar os pesquisadores a determinar o tamanho da fonte de ferro. Por exemplo, se a mesma quantidade de ferro aparecer em um ano ou dois, isso pode indicar que ela vem de uma fonte relativamente grande.

“Muito esforço atualmente é feito para aprender sobre exoplanetas e como eles se formam, então é obviamente muito importante ver como os protoplanetas podem ser destruídos em interações com suas estrelas hospedeiras e outros planetas jovens e quais fatores determinam se eles sobrevivem”, disse Guenther ao Scitechdaily.com.

Guenther é o autor principal de um artigo detalhando os resultados do grupo, que foi publicado no Astronomical Journal. O Marshall Space Flight Center, da NASA em Huntsville, Alabama, gerencia o programa Chandra para o Diretório de Missões Científicas da NASA em Washington. O Smithsonian Astrophysical Observatory, em Cambridge, Massachusetts, coordena a pesquisa científica e as operações de voo do Chandra.

Referências:

  1. GÜNTHER, H M et al. Optical dimming of RW Aur associated with an iron rich corona and exceptionally high absorbing column density. The Astronomical Journal, Volume 156, Issue 2, article id. 56, 16 pp. (2018). DOI: 3847/1538-3881/aac9bd;
  2. Chandra May Have First Evidence of a Young Star Devouring a Planet, Chandra X-ray Observatory, 18 de julho de 2018. Disponível em http://chandra.harvard.edu/photo/2018/rwaur/
  3. Press Release. Chandra May Have First Evidence of a Young Star Devouring a Planet. Chandra X-ray Observatory, 18 de julho de 2018. Disponível em http://chandra.harvard.edu/press/18_releases/press_071818.html
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