Astrônomos veem os destroços de uma colisão entre exoplanetas

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A história do nosso sistema solar é pontuada por colisões. As colisões ajudaram a criar os planetas terrestres e a terminar o reinado dos dinossauros. E uma colisão maciça entre a Terra e um corpo antigo chamado Theia provavelmente criou a Lua.

Agora, os astrônomos descobriram evidências de uma colisão entre dois exoplanetas em um sistema solar distante.

Nosso sistema solar é um lugar relativamente calmo agora, em comparação com seus anos mais jovens. Se queremos ver planetas colidindo, precisamos olhar para sistemas distantes. Foi o que uma equipe de astrônomos fez quando apontou o Telescópio Espacial Spitzer e os observatórios terrestres no BD +20 307, um sistema de estrelas duplas a cerca de 300 anos-luz de distância.

As estrelas desse sistema têm cerca de um bilhão de anos, idade suficiente para que as coisas se acalmem até onde as colisões ocorrem. No entanto, quando analisaram a matéria há cerca de uma década, viram detritos em turbilhão mais quentes do que esperavam. Em um sistema com estrelas de bilhões de anos, todos os detritos devem ter esfriado a essa altura, então sua presença sugere uma colisão mais recente.

Essas observações têm uma década e, mais recentemente, os astrônomos usaram a SOFIA (Observatório Estratosférico de Astronomia Infravermelha) para dar uma outra olhada no sistema BD +20 307. Eles descobriram que o brilho infravermelho dos detritos aumentou cerca de 10%, indicando que há ainda mais detritos quentes no sistema.

"Dada a idade madura de BD +20 307, é extremamente incomum que o sistema tenha quantidades tão abundantes de poeira quente dentro de ~ 1 au."

De “Estudo da evolução da poeira quente que cerca o BD +20 307 usando SOFIA”

Estes resultados são publicados no Astrophysical Journal. A autora principal é Maggie Thompson, uma estudante de graduação da UC Santa Cruz. O título do artigo é “Estudo da evolução da poeira quente que envolve o BD +20 307 usando SOFIA”.

"A poeira quente em torno do BD +20 307 nos dá uma idéia de como podem ser os impactos catastróficos entre exoplanetas rochosos", disse Thompson. "Queremos saber como esse sistema evolui posteriormente após o impacto extremo".

Nosso Sistema Solar possui coleções de detritos rochosos como o cinturão de asteróides. Mas são restos velhos e frios, resultado de colisões antigas. Também está mais longe do Sol do que o disco de detritos no BD +20 307. Se uma civilização distante estivesse olhando para o nosso Sistema Solar, eles mediriam a idade do Sol, a localização e a temperatura dos detritos rochosos, e isso faria sentido.

"Esta é uma rara oportunidade de estudar colisões catastróficas que ocorrem no final da história de um sistema planetário".

Alycia Weinberger, Investigadora Principal.

Mas no sistema BD +20 307, algo não se encaixa. Simplesmente não deveria haver tanta poeira tão quente, tão perto das estrelas binárias. Se colisões maciças entre planetas só acontecem nos primeiros anos caóticos da vida de um sistema solar, essa poeira deveria desaparecer há muito tempo. Normalmente, a poeira é removida através da cascata colisional, onde colisões repetidas continuamente quebram a rocha em pedaços cada vez menores. Eventualmente, as peças são tão pequenas que a pressão de radiação das estrelas as afasta.

"Esta é uma rara oportunidade de estudar colisões catastróficas ocorrendo no final da história de um sistema planetário", disse Alycia Weinberger, cientista da equipe do Departamento de Magnetismo Terrestre da Instituição Carnegie para Ciência, em Washington, e principal pesquisadora do projeto. "As observações da SOFIA mostram mudanças no disco empoeirado em uma escala de tempo de apenas alguns anos."

Existem outras explicações em potencial para esse pó quente. Pode estar se aproximando das estrelas e absorvendo mais energia. Mas é improvável que isso ocorra em apenas 10 anos, o que é apenas um breve momento em termos astronômicos. Também é improvável, pois, à medida que o tamanho do grão de poeira diminui através da cascata colisional, é mais provável que o pó seja ejetado pela radiação solar.

Há outro processo que governa o comportamento da poeira em torno de uma estrela. Chama-se efeito Poynting-Robertson. É um tipo de arrasto que pode fazer com que partículas muito grandes sejam expelidas pela radiação solar para espiralar na estrela. À medida que a poeira se aproxima da estrela, ela fica mais quente.

Em seu artigo, os autores discutem algumas outras possibilidades. Ambas as estrelas neste sistema são estrelas do tipo F, que geralmente não são variáveis. Mas em pares binários eles podem ser, mesmo que sua variabilidade diminua com a idade.

Se houver variabilidade em uma ou ambas as estrelas, e se o disco de detritos ao redor das estrelas estiver inclinado em relação ao plano orbital das estrelas, isso poderá causar o aquecimento do disco de detritos. Se pontos quentes nas estrelas gerarem mais raios-X e se o disco de detritos estiver inclinado, isso poderá causar os restos de aquecimento detectados pelos astrônomos.

Os autores dizem que são necessárias mais observações antes que haja uma conclusão definitiva. Mas agora, uma colisão planetária se encaixa melhor nas evidências. E isso significa que há uma oportunidade real aqui. Como se costuma dizer na conclusão de seu trabalho, “entender o BD +20 307 e outros sistemas como discos de detritos extremamente empoeirados pode aumentar nosso conhecimento sobre colisões catastróficas, os efeitos de estrelas binárias em discos de detritos e a evolução dos sistemas planetários”.

Mais:

  • Press Release: Quando Exoplanetas Colidem
  • Artigo: Pesquisando a evolução do pó quente que cerca o BD +20 307 usando SOFIA
  • Wikipedia: Disco Circundstelar de Detritos

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