NASA; ESA; Paul Kalas / Universidade da Califórnia em Berkeley; / Joseph DePasquale / STScI
Imagem composta, obtida pelo Telescópio Espacial Hubble, do anel de detritos e as nuvens de poeira cs1 e cs2 em torno da estrela Fomalhaut. A própria Fomalhaut está mascarada para permitir que as características mais ténues sejam vistas. A sua localização está marcada pela estrela branca.
Os cientistas acreditavam ser inicialmente que a estrela Fomalhaut poderia ter um planeta na sua rotação, mas o objeto era apenas uma nuvem de poeira.
Tal como uns carrinhos de choque cósmicos, os cientistas pensam que os primeiros tempos do nosso Sistema Solar foram uma época de violenta desordem, com planetesimais, asteroides e cometas a chocarem entre si e a bombardearem a Terra, a Lua e os outros planetas interiores com detritos.
Agora, num marco histórico, o Telescópio Espacial Hubble captou diretamente imagens de colisões catastróficas semelhantes num sistema planetário próximo em torno de outra estrela, Fomalhaut.
“Esta é certamente a primeira vez que vejo um ponto de luz aparecer do nada num sistema exoplanetário”, disse o investigador principal Paul Kalas da Universidade da Califórnia em Berkeley. “Está ausente em todas as imagens anteriores do Hubble, o que significa que acabámos de testemunhar uma colisão violenta entre dois objetos massivos e uma enorme nuvem de detritos, diferente de tudo o que existe atualmente no nosso Sistema Solar. Espantoso!”
A apenas 25 anos-luz da Terra, Fomalhaut é uma das estrelas mais brilhantes do céu noturno. Localizada na constelação do Peixe Austral, é mais massiva e mais brilhante do que o Sol e está rodeada por várias cinturas de detritos poeirentos.
Em 2008, os cientistas usaram o Hubble para descobrir um candidato a planeta em torno de Fomalhaut, tornando-o o primeiro sistema estelar com um possível planeta encontrado usando luz visível. Esse objeto, chamado Fomalhaut b, parece agora ser uma nuvem de poeira disfarçada de planeta – o resultado da colisão de planetesimais. Enquanto procuravam Fomalhaut b em observações recentes do Hubble, os cientistas ficaram surpreendidos ao encontrar um segundo ponto de luz num local semelhante à volta da estrela. Chamam a este objeto “fonte circunstelar 2” ou “cs2” (do inglês “circumstellar source 2”), enquanto o primeiro objeto é agora conhecido como “cs1”.
Resolvendo os mistérios da colisão de planetesimais
A razão pela qual os astrónomos estão a ver estas duas nuvens de detritos tão próximas uma da outra é um mistério. Se as colisões entre asteroides e planetesimais fossem aleatórias, cs1 e cs2 deveriam aparecer por acaso em locais não relacionados. No entanto, estão posicionadas intrigantemente perto uma da outra ao longo da porção interior do disco de detritos exterior de Fomalhaut.
Outro mistério é a razão pela qual os cientistas testemunharam estes dois eventos num período tão curto. “A teoria anterior sugeria que deveria haver uma colisão a cada 100.000 anos, ou mais. Aqui, em 20 anos, vimos duas“, explicou Kalas. “Se tivéssemos um filme dos últimos 3000 anos e o acelerássemos de modo que cada ano fosse uma fração de segundo, imaginem quantos flashes veríamos ao longo desse tempo. O sistema planetário de Fomalhaut estaria a brilhar com estas colisões”.
As colisões são fundamentais para a evolução dos sistemas planetários, mas são raras e difíceis de estudar.
“O aspeto excitante desta observação é que permite aos investigadores estimar o tamanho dos corpos em colisão e quantos deles existem no disco, informação que é quase impossível de obter por qualquer outro meio“, disse o coautor Mark Wyatt da Universidade de Cambridge em Inglaterra. “As nossas estimativas colocam os planetesimais que foram destruídos para criar cs1 e cs2 com apenas 60 quilómetros de diâmetro, e inferimos que existem 300 milhões de objetos deste tipo a orbitar no sistema Fomalhaut”.
“O sistema é um laboratório natural para sondar como os planetesimais se comportam quando sofrem colisões, o que por sua vez nos diz de que são feitos e como se formaram”, explicou Wyatt.
Lição de cautela
A natureza transiente de Fomalhaut cs1 e cs2 coloca desafios a futuras missões espaciais que pretendam obter imagens diretas de exoplanetas. Esses telescópios podem confundir nuvens de poeira como cs1 e cs2 com planetas reais.
“Fomalhaut cs2 parece-se exatamente como um exoplaneta que reflete a luz estelar”, disse Kalas. “O que aprendemos com o estudo de cs1 é que uma grande nuvem de poeira pode disfarçar-se de planeta durante muitos anos. Isto é uma lição de cautela para futuras missões que pretendam detetar exoplanetas na luz refletida”.
Olhando para o futuro
Kalas e a sua equipa receberam tempo do Hubble para monitorizar cs2 durante os próximos três anos. Querem ver como evolui – desvanece-se ou fica mais brilhante? Estando mais perto da cintura de poeira do que cs1, a nuvem cs2 em expansão tem mais probabilidades de começar a encontrar outro material na cintura. Isto poderia levar a uma súbita avalanche de mais poeira no sistema, o que poderia fazer com que toda a área circundante ficasse mais brilhante.
“Vamos acompanhar cs2 para detetar quaisquer alterações na sua forma, brilho e órbita ao longo do tempo”, disse Kalas, “É possível que cs2 comece a ter uma forma mais oval ou cometária à medida que os grãos de poeira são empurrados para fora pela pressão da luz estelar”.
A equipa também vai usar o instrumento NIRCam (Near-Infrared Camera) do Telescópio Espacial James Webb da NASA para observar cs2. O NIRCam do Webb tem a capacidade de fornecer informação de cor que pode revelar o tamanho dos grãos de poeira da nuvem e a sua composição. Pode até determinar se a nuvem contém água gelada.
O Hubble e o Webb são os únicos observatórios capazes de obter este tipo de imagens. Enquanto o Hubble vê principalmente em comprimentos de onda visíveis, o Webb pode ver cs2 no infravermelho. Estes comprimentos de onda diferentes e complementares são necessários para fornecer uma ampla investigação multiespetral e uma imagem mais completa do misterioso sistema Fomalhaut e da sua rápida evolução.
Esta investigação foi publicada na edição de 18 de dezembro da revista Science.
