Dois corpos celestes distantes colidiram — e nasceu uma nuvem gigante de detritos

A maioria dos planetas rochosos e satélites do nosso Sistema Solar, incluindo a Terreno e a Lua, foram formados ou moldados por colisões massivas no início da história do Sistema Solar.

Ao chocarem uns com os outros, os corpos rochosos podem reunir mais material, aumentando de tamanho, ou podem desfazer-se em múltiplos corpos mais pequenos.

Os astrónomos, usando o agora emérito Telescópio Espacial Spitzer da NASA, encontraram no pretérito evidências destes tipos de colisões em torno de estrelas jovens, onde planetas rochosos estão a ser formados.

Mas essas observações não forneceram muitos detalhes sobre as colisões, tais porquê o tamanho dos objetos envolvidos.

Num novo estudo publicado na revista The Astrophysical Journal, um grupo de astrónomos liderado pela astrónoma Kate Su, da Universidade do Arizona relatou as primeiras observações de uma nuvem de detritos de uma destas colisões ao passar em frente da sua estrela e ao bloquear brevemente a luz.

Os astrónomos chamam a leste evento “trânsito”. Juntamente com o conhecimento sobre o tamanho e luz da estrela, as observações permitiram aos investigadores instaurar diretamente o tamanho da nuvem pouco depois do impacto, prezar o tamanho dos objetos que colidiram e observar a velocidade com que a nuvem se dispersou.

“Não há substituto para testemunha ocular de um evento,” disse George Rieke, também da Universidade do Arizona e coautor do novo estudo. “Todos os casos relatados anteriormente do Spitzer não foram resolvidos, com somente hipóteses teóricas sobre porquê poderia ter sido o evento real e a nuvem de detritos.”

A partir de 2015, uma equipa liderada por Su começou a fazer observações de rotina de uma estrela com 10 milhões de anos chamada HD 166191.

Por volta desta tempo inicial da vida de uma estrela, a poeira que sobra da sua formação junta-se para formar corpos rochosos chamados planetesimais – as “sementes” de planetas futuros.

Mal o gás que anteriormente preenchia o espaço entre esses objetos se dispersa, colisões catastróficas entre eles tornam-se comuns.

Antevendo que poderiam ver evidências de uma destas colisões em torno de HD 166191, a equipa utilizou o Spitzer para realizar mais de 100 observações do sistema entre 2015 e 2019.

Embora os planetesimais sejam sobejo pequenos e distantes para serem resolvidos por telescópio, as suas colisões produzem grandes quantidades de poeira.

O Spitzer detetou luz infravermelha – ou comprimentos de vaga ligeiramente superiores ao que os olhos humanos podem ver. O infravermelho é ideal para detetar poeira, incluindo os detritos criados por colisões entre protoplanetas.

Em meados de 2018, o telescópio espacial viu o sistema HD 166191 tornar-se significativamente mais sumptuoso, sugerindo um aumento na produção de detritos.

Durante esse tempo, o Spitzer também detetou uma nuvem de detritos a bloquear a estrela. Combinando a reparo do trânsito pelo Spitzer com as observações por telescópios no solo, a equipa pôde descontar o tamanho e a forma da nuvem de detritos.

O seu trabalho sugere que a nuvem era altamente alongada, com uma espaço mínima estimada três vezes maior do que a estrela.

No entanto, a quantidade de aumento de luz infravermelho que o Spitzer viu sugere que somente uma pequena troço da nuvem passou em frente da estrela e que os detritos deste evento cobriram uma espaço centenas de vezes maior do que a da estrela.

Para produzir uma nuvem tão grande, os objetos na colisão principal devem ter sido do tamanho de planetas anões, porquê Vesta no nosso Sistema Solar – um objeto com 530 km de diâmetro localizado na cintura principal de asteroides entre Marte e Júpiter.

O choque inicial gerou pujança e calor suficientes para vaporizar troço do material. Também desencadeou uma reação em ergástulo de impactos entre fragmentos da primeira colisão e outros pequenos corpos no sistema, o que provavelmente criou uma quantidade significativa de poeira que o Spitzer observou.

Nos meses seguintes, a grande nuvem de poeira cresceu em tamanho e tornou-se mais translúcida, indicando que a poeira e outros detritos estavam rapidamente a dispersar-se pelo jovem sistema estelar.

Em 2019, a nuvem que passava em frente da estrela já não era visível, mas o sistema continha o duplo da poeira que tinha antes do Spitzer ter divisado a nuvem. Esta informação, de simetria com os autores do item, pode ajudar os cientistas a testar teorias sobre porquê os planetas terrestres se formam e crescem.

“Olhando para discos poeirentos de detritos em torno de estrelas jovens, podemos essencialmente olhar para trás no tempo e ver os processos que podem ter moldado o nosso próprio Sistema Solar,” disse Su.

“Aprendendo sobre o resultado das colisões nestes sistemas, podemos também ter uma melhor teoria da frequência com que os planetas rochosos se formam em torno de outras estrelas”, concluiu a astrónoma.