Num sistema estelar próximo, asteróides colidem

A astronomia raramente nos oferece a oportunidade de apanhar um “acidente” cósmico em flagrante. Ainda assim, pela segunda vez em toda a história, foi observada uma colisão entre dois asteróides à volta de uma estrela alienígena, não muito para lá das fronteiras do Sistema Solar.

A estrela em causa é Fomalhaut, com apenas 440 milhões de anos - uma verdadeira “bebé” em termos cósmicos - e ainda envolta num disco de detritos que sobrou da sua formação. A cerca de 25 anos-luz de distância, Fomalhaut é um laboratório excelente para perceber os processos no disco que antecedem a formação de planetas.

E agora, o Telescópio Espacial Hubble revelou um evento que pode ser precisamente um desses processos: dois blocos rochosos, cada um estimado em cerca de 60 quilómetros de diâmetro. Se não se tivessem desfeito em poeira ao embaterem, estas pequenas “sementes” poderiam, com o tempo, ter crescido e dado origem a planetas em órbita da estrela.

"Esta é certamente a primeira vez que vejo um ponto de luz aparecer do nada num sistema exoplanetário", diz o astrónomo Paul Kalas, da Universidade da Califórnia, Berkeley.

"Não aparece em nenhuma das nossas imagens anteriores do Hubble, o que significa que acabámos de testemunhar uma colisão violenta entre dois objectos massivos e uma enorme nuvem de detritos, algo diferente de tudo o que existe hoje no nosso Sistema Solar. Incrível!"

E esta não é a primeira vez que Fomalhaut dá que falar. Em 2004, astrónomos detectaram um objecto com brilho de planeta na sua órbita. Observações de acompanhamento, com imagens directas obtidas em 2012, pareceram confirmá-lo. O suposto gigante gasoso, Fomalhaut b, chegou mesmo a receber um nome - Dagon.

Mas quando novas observações foram feitas em 2014, Dagon tinha desaparecido por completo. Os astrónomos concluíram que a explicação mais provável para o “desaparecimento” era simples: nunca foi um planeta, mas sim uma nuvem de poeira brilhante e em expansão, produzida por uma colisão violenta entre dois asteróides.

Avançamos para 2023, quando o Hubble voltou a apontar para Fomalhaut para ver se a estrela tinha voltado a pregar partidas. Spoiler: tinha. Surgiu uma mancha luminosa nas proximidades da estrela, com um aspecto suspeitamente semelhante ao de Dagon.

"Com estas observações, a nossa intenção inicial era monitorizar Fomalhaut b, que no início pensámos ser um planeta", diz o astrónomo Jason Wang, da Northwestern University.

"Partimos do princípio de que a luz brilhante era Fomalhaut b, porque essa era a fonte conhecida no sistema. Mas, ao comparar cuidadosamente as nossas novas imagens com as anteriores, percebemos que não podia ser a mesma fonte. Isso foi excitante e, ao mesmo tempo, deixou-nos a coçar a cabeça."

Kalas e os seus colegas chamaram à mancha Fomalhaut cs2, de "circumstellar source 2"; entretanto, Dagon foi “rebaixado” para Fomalhaut cs1. RIP Dagon.

"Fomalhaut cs2 parece exactamente um planeta extrasolar a reflectir luz estelar", explica Kalas. "O que aprendemos ao estudar cs1 é que uma grande nuvem de poeira pode fazer-se passar por um planeta durante muitos anos. Isto é um aviso para futuras missões que pretendem detectar planetas extrasolares através de luz reflectida."

Com base nas observações do Hubble, e também em observações anteriores das mudanças exibidas por cs1, os investigadores calcularam que ambas as nuvens seriam provavelmente o resultado de colisões entre corpos pequenos e de tamanho semelhante. Curiosamente, as duas ocorreram também numa região parecida, na periferia do disco de Fomalhaut.

"A teoria anterior sugeria que deveria haver uma colisão a cada 100.000 anos, ou mais. Aqui, em 20 anos, vimos duas", diz Kalas.

"Se tivesse um filme dos últimos 3.000 anos, acelerado de modo a que cada ano fosse uma fracção de segundo, imagine quantos clarões veria nesse período. O sistema planetário de Fomalhaut estaria a cintilar com estas colisões."

Uma colisão - um único ponto de dados isolado - diz-nos que isto pode acontecer nas circunstâncias específicas em que ocorreu. Uma segunda colisão abre um panorama completamente diferente. Uma segunda colisão dá-nos estatística.

"O aspecto entusiasmante desta observação é que permite aos investigadores estimar tanto o tamanho dos corpos em colisão como quantos existem no disco, informação que é quase impossível obter por outros meios", diz o astrónomo Mark Wyatt, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido.

"As nossas estimativas apontam para planetesimais destruídos para criar cs1 e cs2 com cerca de 37 milhas, ou 60 quilómetros, e inferimos que existem 300 milhões de objectos desse tipo em órbita no sistema de Fomalhaut."

O ambiente imediato da estrela é, sem dúvida, interessante. Outras observações recentes mostraram que o disco tem lacunas concêntricas - um sinal de que algo está a limpar detritos, talvez um planeta em formação a varrer o seu trajecto orbital. No entanto, os próprios planetas ainda não foram observados.

Entretanto, observações de 2023 com o JWST mostraram um grande nó de poeira no mesmo anel exterior onde cs1 e cs2 apareceram. Na altura, os astrónomos atribuíram-no a mais uma colisão, embora essa interpretação ainda não tenha sido confirmada.

Embora Fomalhaut levante muitas perguntas para as quais ainda não temos resposta, o quadro que se vai formando aponta para um ambiente dinâmico, possivelmente indicativo de uma fase inicial de formação planetária.

"O sistema é um laboratório natural para investigar como os planetesimais se comportam quando colidem, o que por sua vez nos diz do que são feitos e como se formaram", diz Wyatt.

Os investigadores vão continuar a usar tanto o Hubble como o JWST para observar cs2 e ver como evolui nos próximos anos.

"Vamos acompanhar cs2 para detectar quaisquer mudanças na sua forma, brilho e órbita ao longo do tempo", diz Kalas. "É possível que cs2 comece a tornar-se mais oval ou a adquirir uma forma mais cometária, à medida que os grãos de poeira são empurrados para fora pela pressão da luz estelar."

A investigação foi publicada na Science.