Uma equipe de 14 pesquisadores dos Estados Unidos e do Chile encontrou evidências de uma estrela subgigante devorando um de seus planetas. A estrela, chamada TOI-5882, já era conhecida pelos astrônomos por causa de sua companheira massiva, uma anã marrom chamada TOI-5882 b. A companheira pode muito bem ter ajudado a lançar um planeta numa viagem em espiral até à estrela. A intensa atração gravitacional da estrela acabou separando o planeta, espalhando seus elementos pelas camadas superiores da estrela.

A evidência deste engolfamento planetário é uma grande quantidade do elemento lítio que aparece nos espectros da estrela. O lítio é muito abundante nos planetas. No entanto, é apenas ligeiramente evidente nas estrelas porque é destruído pelo alto calor do interior estelar. Portanto, se uma estrela engolir um dos seus planetas, há uma boa probabilidade de que o lítio mundial acabe por aparecer na estrela, de acordo com Brooke Kotten, estudante da Universidade de Michigan, que liderou o estudo da equipa TOI-5882. “Você é o que você come, certo?” ela disse. "Sabemos que há muito mais lítio no material planetário do que nas estrelas. Portanto, se uma estrela devorar um planeta, irá absorver uma grande quantidade de lítio."

O engolfamento acontece rapidamente na vida de um sistema planetário. De acordo com Kotten, os astrônomos não vão capturar a imagem do que está acontecendo porque levará apenas alguns dias ou semanas. Então, eles terão que usar outros métodos para descobrir se uma estrela comeu um de seus planetas. “É isso que torna este campo tão

excitante. Você realmente está resolvendo um mistério", disse Kotten, que começou a trabalhar no estudo quando ainda era estudante de graduação na Universidade da Califórnia, em Santa Cruz. "Não podemos apenas assistir ao crime acontecer, então temos que trabalhar com todas as pistas que recebemos para descobrir quem é o crime." Essas pistas aparecem frequentemente em estudos detalhados da luz das estrelas.

TOI-5882 em diagrama esquemático em comparação com o Sol. Crédito: Os olhos da NASA nos exoplanetas

As pistas estão na luz

Quando os astrônomos estudam a luz das estrelas usando um espectrógrafo (um instrumento que divide a luz das estrelas em seus comprimentos de onda componentes), eles verão as impressões digitais dos elementos que ela contém na atmosfera superior e na zona de convecção. Por exemplo, se olharmos para o Sol desta forma, os elementos mais abundantes são o hidrogénio e o hélio, seguidos por quantidades menores de elementos como o sódio, o cálcio e o mercúrio. Muito poucos vestígios de lítio aparecem no espectro solar.

Compare isso com o TOI-5882, que é uma subgigante com uma massa de cerca de 1,3 vezes a massa do Sol. Estudos espectrais da estrela mostram que ela possui um enriquecimento extremamente aumentado de lítio. Não vem da própria estrela, então a equipe de pesquisa teve que descobrir onde poderia ter se originado. O engolfamento planetário explica a grande quantidade de lítio encontrada.

A equipe comparou espectros de outras 62 estrelas subgigantes em estado evolutivo semelhante ao TOI-5882 para procurar a existência de lítio. Eles compararam esses espectros com algumas tomadas do TOI-5882

por um instrumento chamado Espectrógrafo Tillinghast Reflector Echelle (no Observatório Whipple, no Arizona). Acontece que o TOI-5882 está no percentil 98,4, o que significa que possui uma quantidade significativa de enriquecimento de lítio. Esse é um indicador muito bom de que algo de fora da estrela depositou lítio, de acordo com Seth Jacobson, professor assistente da Universidade Estadual de Michigan. “Os átomos de lítio entregues por engolfamento planetário a uma estrela são como torcedores de esportes chegando a um estádio”, disse ele. “Pode já haver alguns fãs presentes, representando a quantidade inicial de lítio na atmosfera estelar, mas eles são rapidamente superados em número.”

Com base na quantidade de lítio que os investigadores observaram, eles suspeitam que o planeta que o TOI-5882 engoliu tinha uma massa algures entre algumas Terras e a de Neptuno. “O facto de podermos olhar para uma estrela a 1.300 anos-luz de distância e dizer 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 interpretativo necessário para dar sentido a esse sinal”, disse Melinda Soares-Furtado, autora sénior do estudo e professora assistente na Universidade de Wisconsin.

Se TOI-5882 não obtivesse seu alto teor de lítio naturalmente (isto é, como resultado da atividade nas profundezas da estrela), o que aconteceu? É isso que a equipe está trabalhando para descobrir. O engolfamento estelar não é uma ideia nova e estranha, especialmente no final da vida de uma estrela. Por exemplo, o

O Sol pode inchar o suficiente em cerca de cinco bilhões de anos para engolir Mercúrio, Vênus e possivelmente a Terra. No entanto, não é isso que parece estar acontecendo no TOI-5882. Não está suficientemente evoluído para fazer isso.

Uma comparação do tamanho de uma estrela de baixa massa, uma anã marrom, Júpiter e a Terra. A presença de uma anã marrom num sistema planetário poderia ter efeitos dinâmicos interessantes em quaisquer planetas próximos, incluindo o engolfamento forçado de um planeta pela estrela. A única pista seria uma quantidade enriquecida de elementos como o lítio na estrela depois de engolir o planeta. Crédito: NASA, ESA, SDO, NASA-JPL, Caltech, A.Simon (NASA-GSFC); Designer: E. Wheatley (STScI)

No entanto, há uma pista na presença da anã marrom que está em órbita com a estrela. Tem cerca de 20 vezes a massa de Júpiter, mas não é massiva o suficiente para se transformar em uma estrela. Este objeto TOI-5882 b está em uma relação dinâmica interessante com sua estrela. Ele orbita a estrela uma vez a cada 7,1 dias, o que é uma órbita bastante estreita. Essa órbita próxima pode perturbar as órbitas de objetos menores, como um planeta. Com o tempo, seria ação suficiente para eventualmente empurrar o planeta para uma espiral mortal em direção à estrela. Em última análise, acaba engolfado, com os seus elementos componentes (incluindo o lítio) misturados nas camadas superiores da estrela. Assim, com base nos estudos espectrais de TOI-5882, o seu elevado teor de lítio fornece interessantes "evidências fósseis" de instabilidades dinâmicas passadas e da presença de pelo menos um planeta que foi

engolido.

Para mais informações

Você acabou de comer aquele planeta, não foi?

Enriquecimento de lítio em uma estrela subgigante com uma anã marrom companheira: um candidato ao engolfamento planetário

Carolyn Collins Petersen

Carolyn Collins Petersen é uma escritora científica de longa data e ex-pesquisadora de astronomia. Ela escreve sobre astronomia e exploração espacial e escreveu 8 livros, inúmeros artigos, mais de 60 documentários para teatros de estrelas de planetários e exposições para o Observatório Griffith, NASA/JPL, a Academia de Ciências da Califórnia, o Museu Astronômico de Xangai e o Planetário Dark Sky do Observatório Lowell. Ela é CEO da Loch Ness Productions. Você pode enviar um e-mail para Carolyn aqui.