Uma estrela engoliu o seu planeta: o que é que aconteceu realmente?

A recente descoberta de uma estrela que engoliu um dos seus planetas é um acontecimento extremamente importante no panorama da investigação astronómica, tanto que foi publicado na prestigiada revista Nature. No passado, as anomalias observadas em algumas estrelas já tinham sido interpretadas como sendo devidas ao possível engolimento de um exoplaneta. No entanto, provas como estas ainda não tinham sido observadas.

Esta notícia foi retomada por numerosos jornais e acompanhada de imagens artísticas, como a que aqui se apresenta. No entanto, alguns jornais esqueceram-se de especificar que se tratavam de imagens artísticas, levando o leitor a interpretar que o que estava representado nas imagens tinha sido efetivamente observado.

Nada poderia estar mais errado! De facto, não foram observadas quaisquer imagens do evento, foi tudo foi deduzido a partir de medições de fluxo. Para além disso, alteraram um pouco o acontecimento para o tornar mais interessante, afastando-se do que foi relatado pelos autores da investigação.

Tentemos ser mais precisos, ainda que, infelizmente, um pouco menos artísticos.

O "transiente" que desvendou a deglutição

Na Natureza, existe uma tipologia de fenómenos caracterizados por curtas durações (de alguns segundos a meses ou anos, embora muito curtos na escala de tempo astronómica), que por isso se designam por "transientes", e caracterizados por uma considerável produção de energia com emissão associada de jatos de gás e poeiras, que por isso se designam por "outbursts" ou literalmente "explosões".

Os processos físicos que dão origem a transientes são diversos, por exemplo, as explosões de novae e supernovas, certos processos na formação de estrelas, a fusão de estrelas de neutrões e reconexões de campos magnéticos em estrelas. A lista é longa e o estudo destes fenómenos é importante, porque permite compreender melhor a natureza dos processos físicos acima referidos.

Não foi uma descoberta casual

Para o olho do astrónomo (ou melhor, para o olho do seu telescópio), os transientes manifestam-se como aumentos de brilho mais ou menos rápidos (precisamente devido à elevada produção de energia).

Devido à sua importância, estão em curso vários projetos que consistem em monitorizar todo o céu em busca precisamente destes aumentos súbitos de brilho. Na prática, noite após noite, mede-se o brilho das estrelas e verifica-se se há alguma cujo brilho, de noite para noite, esteja a aumentar rapidamente.

Quem descobriu o transiente ZTF SLRN-2020?

Um dos projetos de investigação sobre transientes é realizado na Califórnia, no Monte Palomar, com a Zwicky Transient Facility (ZTF). Trata-se de uma câmara CCD montada no telescópio P48 (1,2 metros de diâmetro) que mede o brilho de todas as estrelas do Hemisfério Norte (com magnitude visível superior a 20), desde 2018.

Uma equipa de investigadores liderada por Kishalay De (atualmente em pós-doutoramento no Massachusetts Institute of Technology), em Maio de 2020, aO analisar os dados da ZTF, observou um transiente (denominado ZTF SLRN-2020), ou seja, um objeto cujo fluxo luminoso tinha aumentado 100 vezes em apenas 10 dias.

Uma vez descoberto o transiente, foi imediatamente organizada uma campanha de observação com outros instrumentos, tanto da Terra como do espaço, para compreender a verdadeira natureza do transiente e o processo físico que o produziu.

Em particular, foram feitas observações de raios-X com o Telescópio Espacial SWIFT, observações de rádio com os radiotelescópios SubMillimiter Array (SMA) e Very Large Array (VLA), e foram obtidos espetros óticos e infravermelhos com os telescópios Keck-I e Keck-II, o Palomar (3,5 m de diâmetro), e o Magellan Baade com o satélite NEOWISE. Além disso, foi efetuada uma pesquisa de arquivo para ver que características tinha a ZTF SLRN-2020 antes do transiente.

O que foi efetivamente observado

Cerca de dois anos após o transiente, a ZTF SLRN-2020 foi observada com o telescópio Gemini-South (um telescópio com um diâmetro de 8,1 m). Graças à sua resolução espacial muito elevada, foi possível perceber que o objeto que tinha produzido o transiente era uma estrela com uma massa semelhante à do Sol, e com uma idade semelhante ou ligeiramente mais velha.

ZTF SLRN-2020 é uma estrela cujo raio, devido à sua maior idade em comparação com o Sol, é cerca de algumas vezes maior do que o do Sol.

A descrição feita por alguns jornais, de uma estrela moribunda que se expande para abarcar o planeta, tal como o Sol poderá fazer com Mercúrio, depois Vénus e depois a Terra, é muito artística mas não muito correta.

Considere-se que, para chegar a Mercúrio, o Sol teria de aumentar o seu raio não em algumas vezes, como fez com a ZTF SLRN-2020, mas em até 100 vezes! Da mesma forma, descrever uma estrela como estando a morrer quando ainda está no início da sua fase de subgigante é uma extensão "artística".

Esta estrela está tão distante que, mesmo quando observada com os telescópios mais potentes, como o Gemini-South, aparece apenas como um ponto brilhante. Por isso, é impensável dizer que se observou diretamente o planeta quando foi engolido pela sua estrela.

Como é que se percebeu que se tratava de uma deglutição planetária

Uma vez obtida a curva de luz, graças ao ZFT e aos dados da campanha de observação, esta foi interpretada e comparada com as de outros transientes conhecidos.

Em particular, os investigadores notaram que a forma da curva de luz da ZTF SLRN-2020 era muito semelhante à observada em novas vermelhas, particularmente na estrela V1309 Sco. Esta é uma estrela que em 2008 engoliu outra estrela mais pequena com a qual estava em contacto. Este engolimento produziu um transiente muito semelhante ao observado para a ZTF SLRN-2020, mas muito mais intenso.

Assim, fazendo os cálculos adequados, percebeu-se que o objeto engolido devia ser muito menos maciço do que uma estrela, um planeta precisamente com uma massa entre 1 e 10 massas de Júpiter, que, uma vez colidido com a estrela, produziu um aumento temporário de temperatura (de 5000 a 9000 graus) e uma explosão, ou seja, uma emissão de gás e poeira a temperaturas de cerca de 1000 graus, para voltar às suas condições iniciais após cerca de um ano.

Um cenário mais provável do que o relatado por muitos meios de comunicação social, nomeadamente o de uma estrela moribunda que, na fase final da sua vida, se expandiu e engoliu um dos seus planetas, é o de um planeta do tipo "Júpiter quente", ou seja, um tipo de exoplaneta que foi observado a rodar muito perto da estrela, que gradualmente perdeu velocidade de rotação em torno da estrela devido à interação gravitacional com a sua estrela e caiu nela.