Uma descoberta científica feita por uma equipe internacional, com liderança de pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP), revelou um método inédito para detectar estrelas que consumiram seus planetas. O processo inovador baseia-se na identificação de mudanças na quantidade de berílio, um elemento químico de ocorrência relativamente baixa, prometendo uma nova abordagem para entender como os sistemas planetários se desenvolvem.
O estudo, publicado recentemente na revista Astronomy & Astrophysics, investigou um par de estrelas do tipo solar, designadas como HD 129171 e HD 129209. Essas estrelas, que possuem características similares ao nosso Sol em termos físicos, químicos e de atividade magnética, formam um sistema binário.
A expectativa inicial era que estrelas binárias, nascidas da mesma nuvem molecular ao mesmo tempo, apresentassem composições químicas quase idênticas. Contudo, os cientistas observaram diferenças notáveis entre as duas.
Descoberta do método inovador para rastrear estrelas
A estrela HD 129171 demonstrou um nível elevado de elementos refratários, aqueles que normalmente se condensam em estado sólido e formam planetas rochosos. Anne Rathsam, doutoranda do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG-USP) e principal autora do artigo, afirmou que este achado indica fortemente a ingestão de material planetário ao longo da trajetória evolutiva da estrela.
Embora a possibilidade de algumas estrelas incorporarem planetas ou seus fragmentos já fosse considerada, a grande contribuição deste trabalho está em provar, pela primeira vez, que a variação na abundância de berílio em estrelas binárias pode servir como um indicador fiel desse fenômeno.
O papel essencial do berílio na identificação de eventos cósmicos
O berílio se destaca por não ser produzido no núcleo estelar durante a vida de uma estrela. Assim, sua detecção na luz emitida por um astro funciona como um sinal de alerta, apontando que a estrela absorveu material rochoso, como remanescentes de planetas, muito tempo após sua formação inicial.
Os pesquisadores esclarecem que o lítio, o berílio e o boro representam uma peculiaridade na composição química do universo. Enquanto outros elementos químicos surgem da nucleossíntese primordial ou estelar, o berílio e o boro são criados principalmente por um processo chamado ‘espalação cósmica’. Nele, partículas de alta energia desintegram núcleos mais densos, como carbono, nitrogênio e oxigênio, gerando elementos mais leves.
O lítio, embora também originado majoritariamente pela espalação – com uma porção mínima da nucleossíntese primordial e rara produção em tipos específicos de estrelas –, era utilizado anteriormente como possível marcador de engolfamento planetário. Rathsam, no entanto, destaca que o berílio é mais durável, o que permite que sua assinatura química persista por um período maior.
Observações detalhadas revelam ingestão de matéria planetária
Para concretizar a pesquisa, a equipe utilizou dados do espectrógrafo UVES, um instrumento instalado no Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), localizado no Chile. Este equipamento de alta precisão é capaz de decompor a luz estelar em seus diversos comprimentos de onda, permitindo a identificação de assinaturas químicas extremamente sutis.
Os resultados das observações mostraram que a HD 129171 possui uma quantidade significativamente maior de elementos refratários, como ferro, magnésio, silício, cálcio e titânio, quando comparada à sua companheira HD 129209. Adicionalmente, esta estrela apresenta excessos tanto de lítio quanto de berílio. Segundo os cientistas, o padrão observado é consistente com a absorção de material rochoso equivalente a mais de 11 vezes a massa da Terra.
Rathsam explicou que a origem desse material pode ser tanto de um único planeta grande quanto da soma de vários corpos menores. Contudo, em estrelas similares ao Sol, a mistura interna é tão eficiente que a assinatura química final não permite diferenciar entre esses dois cenários.
Dinâmica violenta de sistemas estelares e a raridade da estabilidade
Apesar da análise química ser a principal contribuição original do estudo, com a eleição do berílio como marcador de engolfamento planetário, os autores também exploraram os mecanismos dinâmicos que podem levar planetas a serem absorvidos por suas estrelas hospedeiras. Tais mecanismos incluem interações gravitacionais entre planetas, perturbações causadas por estrelas companheiras e processos de migração orbital. Estes fatores podem resultar em órbitas extremamente excêntricas e instáveis, levando à ejeção de planetas, colisões entre eles ou sua eventual absorção pela estrela central.
Uma conclusão crucial da pesquisa sugere a possível escassez de sistemas estáveis, como o nosso Sistema Solar. Jorge Luis Melendez Moreno, professor do IAG-USP e orientador do estudo, observa que várias evidências independentes corroboram essa hipótese. Simulações computacionais sobre a formação planetária indicam que configurações similares à do Sistema Solar — com gigantes gasosos em órbitas externas quase circulares e planetas rochosos em órbitas internas estáveis — não são um resultado frequente. Além disso, levantamentos observacionais de estrelas semelhantes ao Sol revelaram poucos análogos de Júpiter em órbitas comparáveis à do nosso gigante gasoso.
Melendez salienta que, ao analisar dados de simulações dinâmicas, observações de exoplanetas e estudos químicos de estrelas binárias, um cenário consistente emerge, sugerindo que sistemas como o Solar podem ser menos comuns do que se imaginava. Isso implica que a estabilidade orbital, crucial para a persistência de ambientes habitáveis por bilhões de anos, pode ser uma rara exceção, elevando a compreensão sobre as condições necessárias para a evolução da vida complexa no universo.
Implicações para a formação de estrelas e a busca por vida complexa
Melendez acrescenta que os sistemas binários são amplamente encontrados na Via Láctea, com estimativas indicando que cerca da metade das estrelas da galáxia possui uma companheira gravitacional. Como as duas estrelas de um sistema binário se formam simultaneamente e da mesma nuvem molecular, as diferenças químicas observadas entre elas servem como um forte indicativo de que processos posteriores, como a ingestão de planetas, alteraram sua composição original.
Rathsam ressalta que, enquanto os planetas do nosso sistema têm órbitas relativamente estáveis e de baixa excentricidade, a frequência do engolfamento planetário sugere que muitos sistemas estelares atravessam fases dinâmicas turbulentas. Tal instabilidade, enfatiza ela, possui implicações diretas para a existência de vida complexa. Para que a vida não apenas surja e evolua por bilhões de anos, mas também prospere, um planeta deve manter uma órbita suficientemente estável, protegida de perturbações gravitacionais significativas.
Além de lançar nova luz sobre a evolução dos sistemas planetários, o estudo também impacta as teorias de formação estelar e a técnica conhecida como “chemical tagging” (marcação química), utilizada para reconstruir a história da Via Láctea a partir da composição química das estrelas.
Se as variações químicas observadas em estrelas binárias tivessem origem em heterogeneidades da nuvem primordial que as gerou, seria necessária uma revisão dos modelos atuais sobre a formação estelar. Os resultados alcançados pela equipe, contudo, reforçam a hipótese da ingestão planetária.
A pesquisa contou com a participação de cientistas da USP, da Academia Polonesa de Ciências, da Academia Chinesa de Ciências, da Monash University, na Austrália, e de observatórios astronômicos italianos, com apoio financeiro da Fapesp por meio de um Projeto Temático coordenado por Melendez.