Os melhores bairros para começar uma vida na galáxia

Algumas vizinhanças da Via Láctea podem ser mais adequadas para criar planetas habitáveis do que outras.

 A zona habitável galática 

Para abrigar vida, pelo menos como a conhecemos, um planeta deve orbitar uma estrela que seja relativamente calma e estável. A órbita do planeta também deve ser quase circular para que o planeta experimente um calor semelhante ao longo do ano. E não deve estar muito quente, para que a água superficial não ferva; não muito frio, para que a água não fique presa no gelo; mas na medida certa, para que os rios e os mares permaneçam líquidos.

Estas características definem uma “zona habitável” em torno das estrelas – locais tentadores a procurar na procura de exoplanetas favoráveis à vida. Mas os cientistas estão cada vez mais submetendo toda a galáxia a um exame minucioso semelhante. Da mesma forma que continentes com biosferas distintas hospedam flora e fauna distintas, diferentes regiões da galáxia poderiam abrigar diferentes populações de estrelas e planetas.

A turbulenta história da Via Láctea significa que nem todos os cantos da galáxia são iguais e que apenas algumas regiões galácticas podem ser adequadas para criar planetas que pensamos que poderiam ser habitados.

À medida que os cientistas de exoplanetas aperfeiçoam as suas ideias sobre onde procurar vida alienígena, estão agora a considerar a origem de uma estrela e a sua vizinhança, disse Jesper Nielsen, astrônomo da Universidade de Copenhaga. Novas simulações, juntamente com observações de satélites que procuram planetas e monitorizam milhões de estrelas, estão a pintar um quadro de como diferentes vizinhanças galácticas – e talvez até diferentes galáxias – formam planetas de forma diferente.

“Isso, por sua vez, pode ajudar-nos a compreender melhor para onde apontar os nossos telescópios”, disse Nielsen.

Geografia Galáctica

Atualmente, a Via Láctea tem uma estrutura complicada. O seu buraco negro supermassivo central está rodeado pela “protuberância”, uma espessa massa de estrelas que contém alguns dos cidadãos mais idosos da galáxia. A protuberância é envolvida pelo “disco fino”, a estrutura que você pode ver serpenteando acima de sua cabeça em uma noite clara e escura. A maioria das estrelas, incluindo o Sol, encontram-se nos braços espirais do disco fino, que são abraçados por um “disco grosso” mais largo contendo estrelas mais velhas. E um halo difuso, principalmente esférico, de matéria escura, gás quente e algumas estrelas envolve toda a arquitetura.

Merrill Sherman e Samuel Velasco/Quanta Magazine

Durante pelo menos duas décadas, os cientistas questionaram-se se as condições habitáveis variam entre essas estruturas. O primeiro estudo da habitabilidade galáctica data de 2004, quando os cientistas australianos Charles Lineweaver, Yeshe Fenner e Brad Gibson modelaram a história da Via Láctea e usaram-na para estudar onde poderiam ser encontradas zonas habitáveis.

Eles queriam saber quais estrelas hospedeiras tinham elementos pesados suficientes (como carbono e ferro) para formar planetas rochosos, quais estrelas já existiam há tempo suficiente para a evolução da vida complexa e quais estrelas (e quaisquer planetas em órbita) estavam a salvo de supernovas vizinhas. Eles acabaram definindo uma “zona galáctica habitável”, uma região em forma de rosca com o buraco centrado no centro da galáxia. O limite interno da região começa a cerca de 22.000 anos-luz do centro galáctico, e o seu limite externo termina a cerca de 29.000 anos-luz de distância.

Nas duas décadas desde então, os astrônomos tentaram definir com mais precisão as variáveis que controlam a evolução estelar e planetária dentro da galáxia, disse Kevin Schlaufman, astrônomo da Universidade Johns Hopkins. Por exemplo, disse ele, os planetas nascem em discos de poeira que rodeiam estrelas recém-nascidas e, simplificando, se “um disco protoplanetário tiver muito material que pode formar rochas, então produzirá mais planetas”.

Algumas regiões da galáxia podem estar mais densamente semeadas com esses ingredientes que formam os planetas do que outras, e os cientistas estão agora trabalhando para compreender o quanto as vizinhanças galácticas influenciam os planetas que albergam.

Aqui estão exoplanetas

Entre os cerca de 4.000 exoplanetas conhecidos, até agora existem poucas regras que regem quais tipos de planetas vivem e onde; nenhum sistema estelar se parece muito com o nosso, e a maioria deles nem sequer se parece muito com o outro.

Nielsen e os seus colegas queriam saber se os planetas se poderiam formar de forma diferente no disco espesso, no disco fino e no halo da Via Láctea. Em geral, as estrelas de disco fino contêm mais elementos pesados do que as estrelas de disco grosso, o que significa que cresceram a partir de nuvens que também podem conter mais ingredientes para a formação de planetas. Usando dados do satélite Gaia, da Agência Espacial Europeia, Nielsen e os seus colegas separaram primeiro as estrelas com base na abundância de certos elementos. Depois simularam a formação de planetas entre essas populações.

As suas simulações, publicadas em outubro, mostraram que os planetas gigantes gasosos e as super-Terras – o tipo mais comum de exoplaneta – cresceram mais abundantemente no disco fino, provavelmente porque (como esperado) essas estrelas têm mais material de construção com que trabalhar. Eles também descobriram que estrelas mais jovens com mais elementos pesados tendem a hospedar mais planetas em geral, e que os planetas gigantes eram mais comuns do que os planetas menores. Por outro lado, os gigantes gasosos eram quase inexistentes no disco espesso e no halo.

Schlaufman, que não esteve envolvido no trabalho, disse que os resultados fazem sentido. A composição da poeira e do gás dos quais nascem as estrelas é crucial para determinar se as estrelas construirão planetas. E embora essa composição possa variar de acordo com a localização, ele argumentou que, embora a localização possa preparar o terreno para a construção do mundo de uma estrela, pode não determinar o resultado final.

As simulações de Nielsen são teóricas, mas algumas observações recentes apoiam as suas descobertas.

Em junho, um estudo que utilizou dados do telescópio espacial Kepler, que procura planetas, da NASA, descobriu que as estrelas no disco fino da Via Láctea têm mais planetas, especialmente super-Terras e mundos do tamanho de sub-Neptuno, do que estrelas no disco espesso. Uma explicação, disse Jessie Christiansen, cientista de exoplanetas do Instituto de Tecnologia da Califórnia e coautora do estudo, é que estrelas antigas e de discos grossos podem ter nascido quando os ingredientes para a formação de planetas eram escassos, antes de gerações de estrelas moribundas.

Semeou o cosmos com os blocos de construção dos mundos. Ou talvez as estrelas de disco espesso tenham nascido em ambientes densos e de alta radiação, onde a turbulência impede a coalescência dos planetas bebés.

Os planetas poderão viver melhor em áreas abertas, como os subúrbios, em vez de áreas “urbanas” densamente povoadas, disse Christiansen. Nosso sol está em uma zona suburbana escassamente povoada.

Outras Terras

As pesquisas de Christiansen e as simulações de Nielsen estão entre as primeiras a estudar a ocorrência de planetas em função da vizinhança galáctica; Vedant Chandra, astrônomo do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, está se preparando para dar um passo adiante e estudar se a formação planetária pode ter sido diferente em algumas das galáxias que a Via Láctea consumiu à medida que crescia.

No futuro, a Nielsen espera que pesquisas e instrumentos afinados, como o futuro Telescópio Espacial Romano Nancy Grace da NASA, nos ajudem a compreender a formação planetária da mesma forma que os demógrafos compreendem as populações. Podemos prever quais tipos de estrelas hospedarão quais tipos de planetas? É mais provável que as Terras se formem em certas vizinhanças? E se soubermos onde procurar, encontraremos algo olhando para nós?

Sabemos que vivemos numa zona habitável, num mundo que orbita uma estrela silenciosa. Mas como a vida começou na Terra, e quando e porquê, é a maior questão em qualquer campo da ciência. Talvez os cientistas também devessem pensar na história da origem da nossa estrela, e mesmo na dos antepassados estelares que moldaram o nosso canto da Via Láctea, há milhares de milhões de anos.

“A vida na Terra era inevitável? Foi especial? Chandra perguntou. “Somente quando você começar a ter essa imagem global… você poderá começar a responder perguntas como essa.”

Fonte: Quantamagazine.org