Os sistemas planetários jovens geralmente experimentam dores extremas de crescimento, à medida que os corpos dos bebês colidem e se fundem para formar planetas progressivamente maiores. Em nosso próprio sistema solar, acredita-se que a Terra e a lua sejam produtos desse tipo de impacto gigante. Os astrônomos presumem que tais colisões deveriam ser comuns nos primeiros sistemas, mas têm sido difíceis de observar ao redor de outras estrelas.
Agora, astrônomos do MIT, da Universidade Nacional da Irlanda em Galway, da Universidade de Cambridge e de outros lugares descobriram evidências de um impacto gigante que ocorreu em um sistema estelar próximo, a apenas 95 anos-luz da Terra. A estrela, chamada HD 172555, tem cerca de 23 milhões de anos, e os cientistas suspeitaram que sua poeira traz vestígios de uma colisão recente.
A equipe liderada pelo MIT observou mais evidências de um impacto gigante ao redor da estrela. Eles determinaram que a colisão provavelmente ocorreu entre um planeta terrestre do tamanho aproximado da Terra e um objeto menor, a pelo menos 200.000 anos atrás, a velocidades de 10 quilômetros por segundo, ou mais de 22.000 milhas por hora.
Crucialmente, eles detectaram gás indicando que um impacto de alta velocidade provavelmente explodiu parte da atmosfera do planeta maior – um evento dramático que explicaria o gás e a poeira observados ao redor da estrela.
“Esta é a primeira vez que detectamos esse fenômeno, de uma atmosfera protoplanetária despojada em um impacto gigante”, disse a autora principal Tajana Schneiderman, uma estudante de pós-graduação no Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias do MIT. “Todos estão interessados em observar um impacto gigante porque esperamos que sejam comuns, mas não temos evidências em muitos sistemas para isso. Agora temos uma visão adicional sobre essas dinâmicas.”
A estrela HD 172555 tem sido objeto de intriga entre os astrônomos por causa da composição incomum de sua poeira. Observações em anos recentes mostraram que a poeira da estrela contém grandes quantidades de minerais incomuns, em grãos que são muito mais finos do que os astrônomos esperariam para um disco de detritos estelares típico.
“Por causa desses dois fatores, o HD 172555 foi considerado um sistema estranho”, diz Schneiderman.
Ela e seus colegas se perguntaram o que o gás poderia revelar sobre o histórico de impacto do sistema. Eles olharam para os dados obtidos pelo ALMA, o Atacama Large Millimeter Array no Chile, que compreende 66 radiotelescópios, cujo espaçamento pode ser ajustado para aumentar ou diminuir a resolução de suas imagens. A equipe examinou os dados do arquivo público do ALMA, em busca de sinais de monóxido de carbono ao redor de estrelas próximas.
“Quando as pessoas querem estudar o gás em discos de detritos, o monóxido de carbono é normalmente o mais brilhante e, portanto, o mais fácil de encontrar”, diz Schneiderman. “Então, olhamos os dados de monóxido de carbono para HD 172555 novamente porque era um sistema interessante.”
Com uma reanálise cuidadosa, a equipe foi capaz de detectar o monóxido de carbono ao redor da estrela. Quando eles mediram sua abundância, eles descobriram que o gás correspondia a 20% do monóxido de carbono encontrado na atmosfera de Vênus. Eles também observaram que o gás estava circulando em grandes quantidades, surpreendentemente perto da estrela, a cerca de 10 unidades astronômicas, ou 10 vezes a distância entre a Terra e o sol.
“A presença de monóxido de carbono tão perto requer alguma explicação”, diz Schneiderman.
Isso porque o monóxido de carbono é normalmente vulnerável à fotodissociação, um processo no qual os fótons de uma estrela se quebram e destroem a molécula. A curta distância, normalmente haveria muito pouco monóxido de carbono tão perto de uma estrela. Assim, o grupo testou vários cenários para explicar a aparência abundante e próxima do gás.
Eles rapidamente descartaram um cenário em que o gás surgisse dos destroços de uma estrela recém-formada, bem como um em que o gás era produzido por um cinturão próximo de asteroides gelados. Eles também consideraram um cenário no qual o gás era emitido por muitos cometas gelados vindo de um cinturão de asteroides distante, semelhante ao nosso próprio cinturão de Kuiper. Mas os dados também não se encaixam nesse cenário. O último cenário que a equipe considerou foi que o gás era um resquício de um impacto gigante.
“De todos os cenários, o impacto, é o único que pode explicar todos os recursos dos dados”, diz Schneiderman. “Em sistemas desta idade, esperamos que haja impactos gigantescos e esperamos que impactos gigantes sejam realmente bastante comuns. Os prazos funcionam, a idade funciona e as restrições morfológicas e composicionais funcionam. O único processo plausível que poderia produzir monóxido de carbono neste sistema, neste contexto, é um impacto gigante. ”
A equipe estima que o gás foi liberado de um impacto gigante que ocorreu há pelo menos 200.000 anos – recente o suficiente para que a estrela não tivesse tido tempo de destruir completamente o gás. Com base na abundância do gás, o impacto foi provavelmente massivo, envolvendo dois protoplanetas, provavelmente comparáveis em tamanho ao da Terra. O impacto foi tão grande que provavelmente explodiu parte da atmosfera de um planeta, na forma do gás que a equipe observou hoje.
“Agora existe a possibilidade de trabalho futuro além deste sistema”, diz Schneiderman. “Estamos mostrando que, se você encontrar monóxido de carbono em um lugar e morfologia consistente com um impacto gigante, ele fornece um novo caminho para procurar por impactos gigantes e entender como os detritos se comportam no rescaldo.”
Fonte:
https://phys.org/news/2021-10-astronomers-atmosphere-planet-giant-impact.html
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Artigo original:
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