Estrela engoliu planeta e o lítio prova-o

Uma equipe de astrônomos, liderada por Brooke Kotten, da Universidade de Michigan, demonstrou que a TOI-5882 — uma estrela semelhante ao Sol localizada a cerca de 1.300 anos-luz de distância — provavelmente engoliu um de seus planetas.

Representação artística de uma estrela a engolir um planeta. As linhas azuis traçam a trajetória do planeta à medida que este espirala em direção à estrela e acaba por colidir com ela (o planeta está parcialmente visível ao colidir com o lado esquerdo da estrela). Crédito: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

Embora uma estrela possa parecer o incinerador perfeito para destruir evidências, a equipe ainda encontrou pistas reveladoras na composição química do TOI-5882, especificamente em sua concentração excepcionalmente alta de lítio.

"Somos o que comemos, certo?", afirmou Kotten, investigadora no Departamento de Astronomia da Universidade de Michigan e autora principal do novo artigo científico publicado na revista The Astrophysical Journal. "Sabemos que há muito mais lítio no material planetário do que nas estrelas. Portanto, se uma estrela engolir um planeta, vai absorver uma grande quantidade de lítio".

Quando uma estrela consome um planeta, os astrónomos chamam a isso "engolfamento". Em termos astronómicos, o processo é incrivelmente rápido, demorando semanas ou até dias. Isso significa que os astrónomos não podem contar com a observação de um evento de engolfamento quando ocorre, explicou Kotten, razão pela qual é importante desenvolver métodos que ajudem os investigadores a estudar esses eventos após terem ocorrido.

"É isso que torna esta área tão excitante. Estamos realmente a resolver um mistério", afirmou Kotten, que começou a trabalhar neste estudo enquanto estudante universitária na Universidade da Califórnia, em Santa Cruz. "Não podemos limitar-nos a assistir ao crime, por isso temos de trabalhar com todas as pistas que nos são dadas para descobrir quem foi o culpado".

Ao trabalhar para resolver estes casos, os astrónomos conseguem compreender melhor quão comum é o engolfamento planetário e as diferentes formas como isso pode ocorrer. Por exemplo, daqui a cerca de 5 mil milhões de anos, o nosso Sol entrará nas fases finais da sua vida e transformar-se-á no que se denomina uma gigante vermelha. À medida que incha, irá engolir Mercúrio, Vénus e talvez a Terra.

Mas TOI-5882 ainda não inchou ao ponto de a sua expansão ser uma explicação provável para ter engolido um planeta. No entanto, a equipa avançou com uma alternativa intrigante: a estrela pode ter tido um cúmplice.

Também em órbita de TOI-5882 está uma bola gigante de gás com mais de 20 vezes a massa de Júpiter, mas ainda não suficientemente grande para se transformar numa estrela. Este objeto, denominado anã castanha, pode ter ajudado a direcionar o planeta engolido para TOI-5882, mas testar essa teoria será objeto de um estudo separado, afirmou Kotten.

A estrela TOI-5882 tem um diâmetro que é aproximadamente o dobro do do nosso Sol. Crédito: "Eyes on Exoplanets" da NASA

Investigando o caso

O lítio é uma poderosa evidência forense porque, embora as estrelas o possuam naturalmente em pequenas quantidades, os planetas apresentam uma concentração muito mais elevada deste elemento, afirmou Seth Jacobson, um dos autores principais do estudo e professor assistente na Universidade do Estado de Michigan.

"Os átomos de lítio entregues por engolfamento planetário a uma estrela são como adeptos que chegam a um estádio", disse. "Pode já haver alguns adeptos que chegaram mais cedo, representando a quantidade inicial de lítio na atmosfera estelar, mas são rapidamente superados em número".

Com base na quantidade de lítio que os investigadores observaram, suspeitam que o planeta que TOI-5882 engoliu tinha uma massa algures entre o dobro da Terra e a de Neptuno.

"O facto de podermos observar uma estrela a 1300 anos-luz de distância e afirmar com confiança: 'Esta estrela tem mais lítio do que seria de esperar', é uma prova tanto da precisão da instrumentação moderna como do árduo trabalho de interpretação necessário para dar sentido a esse sinal", afirmou Melinda Soares-Furtado, autora sénior do estudo e professora assistente na Universidade de Wisconsin.

Catorze especialistas dos EUA e do Chile reuniram-se para este projeto. Uma técnica conhecida como espetroscopia permitiu à equipa analisar a luz proveniente de TOI-5882 em busca de sinais de lítio. A partir dos espetros da estrela, os investigadores conseguiram determinar que esta apresentava um elevado teor de lítio, mas tiveram depois de provar que esse teor era anormalmente elevado.

Por isso, reuniram um conjunto de 62 estrelas de controlo comparáveis em vários critérios, incluindo a idade, a massa e a temperatura. A equipa comparou então, de várias formas, TOI-5882 com esse grupo de controlo.

"E não é como se fosse preciso escolher os dados de forma tendenciosa para que se destacassem. É um resultado robusto", afirmou Soares-Furtado. "Independentemente da forma como se analise, TOI-5882 é tão rica em lítio que se situa, no mínimo, no 97.º percentil".

O estudo baseou-se também num trabalho anterior de Soares-Furtado que indicava que TOI-5882 poderia, de facto, ser analisada para detetar sinais de engolfamento. Ela tinha explorado as características que uma estrela teria de possuir para apresentar sinais de eventos de engolfamento e, infelizmente, muitas estrelas não se enquadram nesses critérios, afirmou. Mas TOI-5882 foi uma das raras exceções.

Curiosamente, algumas das outras estrelas da amostra de controlo também apresentaram elevadas concentrações de lítio, sugerindo que poderão existir outros mecanismos de enriquecimento em ação que os investigadores poderão explorar. Como acontece frequentemente na ciência, responder a uma pergunta pode criar mistérios, o que é uma notícia empolgante para astrónomos como Kotten.

"Quando era criança, sonhava em tornar-me detetive privada", disse ela. "Acho que isso explica muito bem onde acabei por chegar. Sinto-me mesmo como uma detetive".

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