Hubble registra colisão rara em sistema planetário próximo

Esta ilustração artística mostra a violenta colisão de dois objetos massivos em órbita ao redor da estrela Fomalhaut. Crédito: NASA, ESA, STScI, Ralf Crawford (STScI)

Durante anos, os astrônomos têm se intrigado com um objeto brilhante chamado Fomalhaut b, um possível exoplaneta localizado próximo à estrela Fomalhaut. Situada a meros 25 anos-luz da Terra, na constelação de Piscis Austrinus, Fomalhaut é mais massiva que o Sol e circundada por um intrincado sistema de cinturões de detritos empoeirados, semelhante ao cinturão Kuiper no nosso sistema solar.

Desde a descoberta de Fomalhaut b em 2008, os astrônomos têm se esforçado para determinar se ele é, de fato, um planeta ou uma grande nuvem de poeira em expansão.

Em 2023, pesquisadores usaram o Telescópio Espacial Hubble  para examinar mais a fundo a estranha fonte de luz. Surpreendentemente, ela não estava mais lá. Mas outro ponto de luz brilhante surgiu em um local ligeiramente diferente dentro do mesmo sistema.

"Com essas observações, nossa intenção original era monitorar Fomalhaut b, que inicialmente pensávamos ser um planeta", disse Wang.

"Supusemos que a luz brilhante era Fomalhaut b, porque essa era a fonte conhecida no sistema. Mas, ao compararmos cuidadosamente nossas novas imagens com imagens anteriores, percebemos que não poderia ser a mesma fonte já que se situava em outro local do sistema. Isso foi emocionante e, ao mesmo tempo, nos deixou intrigados."

Duas colisões distintas e violentas geraram duas nuvens luminosas de detritos no mesmo sistema planetário. A descoberta oferece uma visão única e em tempo real dos mecanismos de formação de planetas e da composição dos materiais que se unem para formar novos mundos.

"Descobrir uma nova fonte de luz no cinturão de poeira ao redor de uma estrela foi surpreendente. Não esperávamos isso de forma alguma", disse Wang.

"Nossa principal hipótese é que observamos duas colisões de planetesimais — pequenos objetos rochosos, como asteroides — nas últimas duas décadas. Colisões de planetesimais são eventos extremamente raros, e esta é a primeira vez que observamos uma fora do nosso sistema solar."

"Estudar colisões de planetesimais é importante para entendermos como os planetas se formam. Também pode nos revelar informações sobre a estrutura de asteroides, o que é fundamental para programas de defesa ."

"Esta é certamente a primeira vez que vejo um ponto de luz surgir do nada em um sistema exoplanetário", disse o autor principal, Paul Kalas, astrônomo da Universidade da Califórnia, Berkeley.

"Está ausente em todas as nossas imagens anteriores do Hubble, o que significa que acabamos de testemunhar uma colisão violenta entre dois objetos massivos e uma enorme nuvem de detritos, diferente de tudo o que existe hoje em nosso sistema solar."

Esta ilustração artística mostra a sequência de eventos que levaram à criação da nuvem de poeira cs2 ao redor da estrela Fomalhaut. No Painel 1, a estrela Fomalhaut aparece no canto superior esquerdo. Dois pontos brancos, localizados no canto inferior direito, representam os dois objetos massivos em órbita ao redor de Fomalhaut. No Painel 2, os objetos se aproximam. O Painel 3 mostra a violenta colisão desses dois objetos. No Painel 4, a nuvem de poeira resultante, cs2, torna-se visível e a luz da estrela empurra os grãos de poeira para longe da estrela. Crédito: NASA, ESA, STScI, Ralf Crawford (STScI)

Problema em dobro

O desaparecimento de Fomalhaut b (agora chamado Fomalhaut cs1) corrobora a hipótese de que se tratava de uma nuvem de poeira em dissipação, provavelmente produzida por uma colisão. O aparecimento de um segundo ponto de luz (agora chamado Fomalhaut cs2) reforça ainda mais a teoria de que nenhum dos dois são planetas, mas sim os remanescentes empoeirados de colisões entre planetesimais — os blocos rochosos que constituem a formação dos planetas.

A localização e o brilho de Fomalhaut cs2 apresentam semelhanças impressionantes com as observações iniciais de Fomalhaut cs1, realizadas duas décadas antes

Por mais inacreditável que parecesse, Wang ajudou a comprovar o evento extraordinário. Ele forneceu uma das quatro análises independentes que confirmaram que os astrônomos detectaram dois eventos transitórios no cinturão de poeira de Fomalhaut.

"Esta é a primeira vez que vemos algo assim", disse Wang. "Então, tivemos que garantir que podíamos confiar em nossas imagens e que estávamos medindo as propriedades da colisão corretamente. Analisei os dados para mostrar que as quatro análises independentes detectam, com segurança, uma nova fonte nas proximidades da estrela."

Esta imagem composta do Telescópio Espacial Hubble mostra o anel de detritos e as nuvens de poeira cs1 e cs2 ao redor da estrela Fomalhaut. Para comparação, a nuvem de poeira cs1, fotografada em 2012, é mostrada junto com a nuvem de poeira cs2, fotografada em 2023. Os círculos tracejados marcam a localização dessas nuvens. Quando a nuvem de poeira cs2 apareceu repentinamente, os astrônomos rapidamente perceberam que haviam testemunhado a violenta colisão de dois objetos massivos. Anteriormente considerada um planeta, a cs1 agora é classificada como uma nuvem de detritos semelhante. Nesta imagem, a própria Fomalhaut está oculta para permitir que os detalhes mais tênues sejam vistos. Sua localização é marcada pela estrela branca. Crédito: NASA, ESA, Paul Kalas (UC Berkeley)

Uma história com uma lição moral

Embora a descoberta ofereça um laboratório raro para observar colisões em ação, ela também destaca a possibilidade de interpretar erroneamente a poeira resultante dessas colisões como planetas reais refletindo a luz das estrelas.

À medida que os telescópios de próxima geração, incluindo o Telescópio Gigante Magalhães, visam obter imagens diretas de planetas na zona habitável ao redor de estrelas próximas, compreender e distinguir essas nuvens de colisão transitórias de exoplanetas genuínos será crucial.

"Fomalhaut cs2 parece exatamente um planeta extrassolar refletindo a luz das estrelas", disse Kalas. "O que aprendemos com o estudo de cs1 é que uma grande nuvem de poeira pode se disfarçar de planeta por muitos anos. Isso serve de alerta para futuras missões que visam detectar planetas extrassolares em luz refletida."

Embora Fomalhaut cs1 tenha desaparecido de vista, a equipe de pesquisa continuará a observar o sistema Fomalhaut. Eles planejam acompanhar a evolução de Fomalhaut cs2 e, potencialmente, descobrir mais detalhes sobre a dinâmica das colisões na vizinhança.

Fonte: PHYS.ORG