Astrônomos da Universidade de Warwick descobriram a impressão digital química de um fragmento planetário congelado e rico em água que está sendo consumido por uma estrela anã branca fora do nosso Sistema Solar.
Acredita-se que, em nosso Sistema Solar, cometas e planetesimais gelados (pequenos objetos sólidos no espaço) foram responsáveis por fornecer água à Terra. A existência desses objetos gelados é fundamental para o desenvolvimento da vida em outros mundos, mas é extremamente difícil identificá-los fora do nosso Sistema Solar, pois são pequenos, fracos e necessitam de análise química.
Em um estudo publicado na MRNAS, astrônomos de Warwick, da Europa e dos EUA encontraram fortes evidências de que corpos voláteis ricos em gelo – capazes de fornecer água e os ingredientes para a vida – existem em sistemas planetários além do nosso.
Para fazer essa descoberta, o grupo utilizou espectroscopia ultravioleta do Telescópio Espacial Hubble para estudar a composição química de estrelas distantes. Uma estrela, WD 1647+375, destacou-se por ter ‘voláteis’ (substâncias químicas com baixos pontos de fusão) em sua superfície. A atmosfera de anã branca é tipicamente composta de hidrogênio e hélio, mas WD 1647+375 apresentava elementos como carbono, nitrogênio, enxofre e oxigênio.
Essa atmosfera rica em voláteis foi a primeira pista de que WD 1647+375 era diferente.
A autora principal, Snehalata Sahu, pesquisadora do Departamento de Física da Universidade de Warwick, afirmou: “Não é incomum que anãs brancas mostrem assinaturas de cálcio, ferro e outros metais do material que estão absorvendo. Esse material vem de planetas e asteroides que se aproximam demais da estrela e são dilacerados e absorvidos. Analisar a composição química desse material nos dá uma visão de como os planetesimais fora do Sistema Solar são compostos.”
“Dessa forma, as anãs brancas atuam como cenas de crime cósmicas – quando um planetesimal cai, seus elementos deixam impressões digitais químicas na atmosfera da estrela, permitindo que reconstruamos a identidade da ‘vítima’. Normalmente, vemos evidências de material rochoso sendo absorvido, como cálcio e outros metais, mas encontrar detritos ricos em voláteis foi confirmado apenas em um pequeno número de casos.”
Um volátil – o nitrogênio – é uma impressão digital química particularmente importante de mundos gelados. A espectroscopia ultravioleta neste estudo mostrou que o material obtido por WD 1647+375 tinha uma alta porcentagem de sua massa composta por nitrogênio (~5%). Essa é a maior abundância de nitrogênio já detectada nos detritos de uma anã branca. A atmosfera de WD 1647+375 também adquiriu muito mais oxigênio do que seria esperado se o objeto que estava sendo absorvido fosse rochoso – 84% a mais, sugerindo, portanto, um objeto gelado.
Os astrônomos também tinham dados que mostravam que os detritos estavam alimentando a estrela por pelo menos os últimos 13 anos, a uma taxa de 200.000 kg (o peso de uma baleia azul adulta) por segundo. Isso significava que o objeto gelado tinha pelo menos 3 km de diâmetro (ou tamanho de um cometa), mas este é um tamanho mínimo, já que a absorção pode levar centenas de milhares de anos além dessa amostra de 13 anos, o que indica que o objeto poderia ter cerca de 50 km de diâmetro e um quatrilhão de quilogramas.
Juntos, os dados pintaram uma imagem de um planetesimal gelado/ricamente em água (composto de 64% de água) que estava sendo consumido por esta estrela, talvez um cometa como Halley’s ou um fragmento de um planeta anão como C/2016 R2.
O coautor, Professor Boris T. Gänsicke, do Departamento de Física da Universidade de Warwick, disse: “A natureza rica em voláteis de WD 1647+375 faz dela objetos do cinturão de Kuiper (KBOs) em nosso sistema solar – os objetos gelados encontrados além da órbita de Netuno. Acreditamos que o planetesimal sendo absorvido pela estrela é provavelmente um fragmento de um planeta anão como Plutão. Isso se baseia em sua composição rica em nitrogênio, na alta massa prevista e na alta razão gelo-rocha de 2,5, que é mais do que os KBOs típicos e provavelmente se origina da crosta ou do manto de um planeta semelhante a Plutão.”
Esta é a primeira descoberta inequívoca de uma anã branca com atmosfera de hidrogênio que está absorvendo puramente um planetesimal gelado. Se este objeto se formou no sistema planetário ao redor da estrela original ou se é, em vez disso, um cometa interestelar capturado do espaço profundo, continua sendo uma questão em aberto. De qualquer forma, a descoberta fornece evidências convincentes de que corpos ricos em gelo e voláteis existem em sistemas planetários além do nosso.
A descoberta também destaca o papel único da espectroscopia ultravioleta na investigação da composição de tais objetos raros ricos em voláteis além do nosso Sistema Solar. Apenas a luz UV pode detectar os elementos voláteis (carbono, enxofre, oxigênio e, especialmente, nitrogênio) e será uma parte importante das tentativas futuras de buscar os blocos de construção da vida ao redor de outras estrelas.
