Por quase um século, astrônomos ficaram intrigados com a curiosa variabilidade de estrelas jovens que residem na constelação Taurus-Auriga, a cerca de 450 anos-luz da Terra. Uma estrela em particular chamou a atenção dos astrônomos. A cada poucas décadas, a luz da estrela diminuiu brevemente antes de brilhar novamente.

Nos últimos anos, astrônomos observaram o escurecimento da estrela com mais frequência, e por períodos mais longos, levantando a questão:O que está obscurecendo repetidamente a estrela? A resposta, astrônomos acreditam, poderia lançar luz sobre alguns dos processos caóticos que ocorrem no início do desenvolvimento de uma estrela.

Agora, físicos do MIT e de outros lugares observaram a estrela, chamado RW Aur A, usando Chandra X-Ray Observatory da NASA. Eles encontraram evidências do que pode ter causado seu evento de escurecimento mais recente:uma colisão de dois corpos planetários infantis, que produziu como consequência uma densa nuvem de gás e poeira. À medida que esses detritos planetários caíram na estrela, gerou um véu espesso, obscurecendo temporariamente a luz da estrela.

"Simulações de computador há muito previram que os planetas podem cair em uma jovem estrela, mas nunca antes observamos isso, "diz Hans Moritz Guenther, um cientista pesquisador do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT, quem conduziu o estudo. "Se a nossa interpretação dos dados estiver correta, esta seria a primeira vez que observamos diretamente uma jovem estrela devorando um ou mais planetas. "

Os eventos anteriores de escurecimento da estrela podem ter sido causados ​​por colisões semelhantes, de dois corpos planetários ou grandes resquícios de colisões anteriores que se encontraram de frente e se separaram novamente.

"É especulação, mas se você tiver uma colisão de duas peças, é provável que depois disso eles possam estar em algumas órbitas erradas, o que aumenta a probabilidade de atingirem outra coisa novamente, "Diz Guenther.

Guenther é o autor principal de um artigo que detalha os resultados do grupo, que aparece hoje no Astronomical Journal . Seus co-autores do MIT incluem David Huenemoerder e David Principe, junto com pesquisadores do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e colaboradores na Alemanha e na Bélgica.

Um disfarce de estrela

Os cientistas que estudam o desenvolvimento inicial das estrelas costumam olhar para as nuvens escuras Taurus-Auriga, uma reunião de nuvens moleculares nas constelações de Touro e Auriga, que hospedam berçários estelares contendo milhares de estrelas infantis. Estrelas jovens se formam a partir do colapso gravitacional de gás e poeira dentro dessas nuvens. Estrelas muito jovens, ao contrário do nosso sol relativamente maduro, ainda estão rodeados por um disco giratório de detritos, incluindo gás, pó, e aglomerados de material variando em tamanho de pequenos grãos de poeira a seixos, e possivelmente para planetas incipientes.

"Se você olhar para o nosso sistema solar, temos planetas e não um grande disco ao redor do sol, "Diz Guenther." Esses discos duram de 5 a 10 milhões de anos, e em Touro, existem muitas estrelas que já perderam seus discos, mas alguns ainda os têm. Se você quiser saber o que acontece nos estágios finais dessa dispersão de disco, Touro é um dos lugares a serem procurados. "

Guenther e seus colegas se concentram em estrelas que são jovens o suficiente para ainda hospedar discos. Ele estava particularmente interessado em RW Aur A, que está no fim da faixa etária das estrelas jovens, já que é estimado em vários milhões de anos. RW Aur A faz parte de um sistema binário, o que significa que circunda outra jovem estrela, RW Aur B. Ambas as estrelas têm aproximadamente a mesma massa do sol.

Desde 1937, astrônomos registraram quedas perceptíveis no brilho do RW Aur A a cada poucas décadas. Cada evento de escurecimento parecia durar cerca de um mês. Em 2011, a estrela escureceu novamente, desta vez por cerca de meio ano. A estrela finalmente brilhou, apenas para desaparecer novamente em meados de 2014. Em novembro de 2016, a estrela voltou à sua luminosidade total.

Os astrônomos propuseram que esse escurecimento é causado pela passagem de um fluxo de gás na borda externa do disco da estrela. Ainda outros teorizaram que o escurecimento se deve a processos que ocorrem mais perto do centro da estrela.

“Queríamos estudar o material que cobre a estrela, que está presumivelmente relacionado ao disco de alguma forma, "Guenther diz." É uma oportunidade rara. "

Uma assinatura revestida de ferro

Em janeiro de 2017, RW Aur A esmaecido novamente, e a equipe usou o Observatório de Raios-X Chandra da NASA para registrar a emissão de raios-X da estrela.

"Os raios X vêm da estrela, e o espectro dos raios-X muda conforme os raios se movem através do gás no disco, "Diz Guenther." Estamos procurando certas assinaturas nos raios-X que o gás deixa no espectro de raios-X.

No total, Chandra registrou 50 quilosegundos, ou quase 14 horas de dados de raios-X da estrela. Depois de analisar esses dados, os pesquisadores tiveram várias revelações surpreendentes:o disco da estrela hospeda uma grande quantidade de material; a estrela é muito mais quente do que o esperado; e o disco contém muito mais ferro do que o esperado - não tanto ferro quanto o encontrado na Terra, mas mais do que, dizer, uma lua típica em nosso sistema solar. (Nossa própria lua, Contudo, tem muito mais ferro do que os cientistas estimaram no disco da estrela.)

Este último ponto foi o mais intrigante para a equipe. Tipicamente, um espectro de raios-X de uma estrela pode mostrar vários elementos, como oxigênio, ferro, silício, e magnésio, e a quantidade de cada elemento presente depende da temperatura dentro do disco de uma estrela.

"Aqui, vemos muito mais ferro, pelo menos um fator de 10 vezes mais do que antes, o que é muito incomum, porque normalmente estrelas que são ativas e quentes têm menos ferro do que outras, enquanto este tem mais, "Guenther diz." De onde vem todo esse ferro? "

Os pesquisadores especulam que esse excesso de ferro pode ter vindo de uma de duas fontes possíveis. O primeiro é um fenômeno conhecido como armadilha de pressão de poeira, em que pequenos grãos ou partículas como o ferro podem ficar presos nas "zonas mortas" de um disco. Se a estrutura do disco mudar repentinamente, como quando a estrela parceira da estrela passa por perto, as forças de maré resultantes podem liberar as partículas presas, criando um excesso de ferro que pode cair na estrela.

A segunda teoria é para Guenther a mais convincente. Neste cenário, excesso de ferro é criado quando dois planetesimais, ou corpos planetários infantis, colidir, liberando uma espessa nuvem de partículas. Se um ou ambos os planetas são feitos parcialmente de ferro, seu esmagamento poderia liberar uma grande quantidade de ferro no disco da estrela e obscurecer temporariamente sua luz conforme o material cai na estrela.

“Existem muitos processos que acontecem em estrelas jovens, mas esses dois cenários podem fazer algo parecido com o que observamos, "Diz Guenther.

Ele espera fazer mais observações da estrela no futuro, para ver se a quantidade de ferro em torno da estrela mudou - uma medida que pode ajudar os pesquisadores a determinar o tamanho da fonte do ferro. Por exemplo, se a mesma quantidade de ferro aparece em, dizer, um ano, que pode sinalizar que o ferro vem de uma fonte relativamente grande, como uma grande colisão planetária, versus se houver muito pouco ferro no disco.

"Atualmente, muito esforço é feito para aprender sobre exoplanetas e como eles se formam, portanto, é obviamente muito importante ver como os planetas jovens podem ser destruídos nas interações com suas estrelas hospedeiras e outros planetas jovens, e quais fatores determinam se eles sobrevivem, "Diz Guenther.

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.