Anã branca de 3 bilhões de anos ainda consumindo seu sistema planetário desafia suposições anteriores

Em aproximadamente 5 bilhões de anos, o Sol esgotará seu combustível de hidrogênio e entrará em colapso sob sua própria gravidade, tornando-se uma anã branca. Embora do tamanho da Terra, esse denso remanescente reterá grande parte da influência gravitacional do Sol.

Crédito: Instituto de Ciência do Telescópio Espacial

Essa transformação marca o fim do nosso sistema solar como o conhecemos. Ou não?

O universo nunca está parado. Tudo está em um estado perpétuo de flutuação. Ainda assim, foi uma surpresa para os astrônomos encontrar uma anã branca de 3 bilhões de anos agregando ativamente material de seu antigo sistema planetário — uma descoberta que desafia suposições sobre os estágios finais da evolução dos remanescentes estelares.

As evidências forenses reveladoras vieram de observações do Observatório WM Keck em Maunakea, no Havaí. A análise espectroscópica da luz da estrela anã encontrou 13 elementos químicos que devem ter vindo de um pequeno corpo rochoso — um asteroide ou planeta anão .

Como uma maçã caindo da árvore, alguma perturbação gravitacional desconhecida nos últimos milhões de anos pode ter lançado este objeto em espiral para dentro. Ele foi então dilacerado por forças de maré e absorvido pelo disco de detritos ao redor da anã branca.

Astrônomos identificaram um sistema planetário raro e antigo, ainda sendo ativamente consumido por sua estrela anã branca central, LSPM J0207+3331, localizada a 145 anos-luz da Terra. Este sistema abriga o disco de detritos mais antigo e rico em metais já observado ao redor de uma anã branca rica em hidrogênio, levantando novas questões sobre a estabilidade a longo prazo dos sistemas planetários bilhões de anos após a morte estelar.

"Esta descoberta desafia nossa compreensão da evolução dos sistemas planetários", disse a autora principal, Érika Le Bourdais, do Instituto Trottier de Pesquisa em Exoplanetas da Universidade de Montreal. "A acreção em curso neste estágio sugere que as anãs brancas também podem reter remanescentes planetários que ainda estão passando por mudanças dinâmicas."

Dados espectroscópicos do Observatório WM Keck em Maunakea, no Havaí, revelaram que a atmosfera da anã branca está poluída com 13 elementos químicos, uma evidência de um corpo rochoso com pelo menos 200 quilômetros de diâmetro que foi dilacerado pela gravidade da estrela. "A quantidade de material rochoso é excepcionalmente alta para uma anã branca desta idade", observou o coautor Patrick Dufour, também da Universidade de Montreal.

Atmosferas ricas em hidrogênio ao redor de anãs brancas normalmente mascaram tais assinaturas elementares, tornando esta detecção especialmente significativa. "Algo claramente perturbou este sistema muito depois da morte da estrela", disse o coinvestigador John Debes, do Instituto de Ciência do Telescópio Espacial em Baltimore, Maryland. "Ainda há uma reserva de material capaz de poluir a anã branca, mesmo depois de bilhões de anos."

Instabilidade planetária retardada

Quase metade de todas as anãs brancas poluídas apresentam sinais de acreção de elementos pesados , indicando que seus sistemas planetários foram dinamicamente perturbados. No caso de LSPM J0207+3331, uma perturbação recente — nos últimos milhões de anos — provavelmente enviou um planeta rochoso em espiral para dentro. "Isso sugere que os mecanismos de perturbação de maré e acreção permanecem ativos muito depois da fase da sequência principal da vida de uma estrela", disse Debes. "A perda de massa durante a evolução estelar pode desestabilizar órbitas, afetando planetas, cometas e asteroides."

O sistema pode exemplificar a instabilidade retardada, em que interações multiplanetárias desestabilizam gradualmente as órbitas ao longo de bilhões de anos. "Isso pode indicar processos dinâmicos de longo prazo que ainda não compreendemos completamente", acrescentou Debes.

Procurando por planetas exteriores

Os astrônomos estão investigando o que pode ter desencadeado a perturbação. Planetas sobreviventes do tamanho de Júpiter podem ser os responsáveis, mas são difíceis de detectar devido à sua separação da anã branca e às baixas temperaturas. Dados do telescópio espacial Gaia da ESA podem ser sensíveis o suficiente para detectar tais planetas por meio de sua influência gravitacional na anã branca.

O Telescópio Espacial James Webb da NASA também pode fornecer informações por meio de observações infravermelhas do sistema em busca de sinais de planetas externos. "Observações futuras podem ajudar a distinguir entre uma perturbação planetária ou o efeito gravitacional de um encontro estelar próximo com a anã branca", disse Debes.

Esses resultados foram publicados no The Astrophysical Journal Letters .

Phys.org