Hubble vê segunda colisão de asteroides em Fomalhaut a 25 anos-luz

Pela segunda vez em toda a história, foi possível acompanhar uma colisão entre dois asteroides em torno de uma estrela alienígena, situada não muito além das fronteiras do Sistema Solar.

Fomalhaut e seu disco de detritos

A estrela em questão é Fomalhaut - um verdadeiro “bebé” cósmico com apenas 440 milhões de anos - que ainda permanece envolta por um disco de detritos remanescente da sua formação. A cerca de 25 anos-luz de distância, Fomalhaut torna-se um excelente laboratório para investigar os processos no disco que antecedem a formação de planetas.

Agora, o Telescópio Espacial Hubble revelou um evento que pode fazer parte desses processos: dois blocos rochosos, cada um estimado em cerca de 60 quilômetros (37 milhas) de diâmetro. Se não tivessem se pulverizado ao colidirem, essas pequenas “sementes” poderiam, com o tempo, crescer e dar origem a planetas em órbita da estrela.

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

"Ele não aparece em nenhuma das nossas 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 qualquer coisa que exista hoje no nosso Sistema Solar. Incrível!"

Duas nuvens de poeira: Fomalhaut cs1 e Fomalhaut cs2

Fomalhaut já tinha histórico de surpresas. Em 2004, astrónomos identificaram em sua órbita um objeto tão brilhante quanto um planeta. Observações posteriores - incluindo imagens diretas feitas em 2012 - pareciam confirmar o achado. O suposto gigante gasoso, Fomalhaut b, chegou até a receber um nome: Dagon.

No entanto, quando novos dados foram obtidos em 2014, Dagon havia desaparecido por completo. A conclusão foi que a explicação mais plausível para o sumiço era a de que nunca se tratou de um planeta, e sim de uma nuvem de poeira brilhante e em expansão, gerada por uma colisão violenta entre dois asteroides.

Avançando para 2023, o Hubble voltou a apontar para Fomalhaut para verificar se a estrela continuava aprontando. Alerta de spoiler: as “aprontações” estavam a todo vapor. Um novo borrão luminoso apareceu nas proximidades da estrela, com uma aparência suspeitamente parecida com a de Dagon.

"Com essas observações, a nossa intenção original era monitorizar Fomalhaut b, que inicialmente achámos que fosse um planeta", diz o astrónomo Jason Wang, da Northwestern University.

"Pressupusemos que a luz brilhante era Fomalhaut b porque essa é a fonte conhecida no sistema. Mas, ao comparar cuidadosamente as nossas novas imagens com as anteriores, percebemos que não poderia ser a mesma fonte. Isso foi empolgante e também nos deixou coçando a cabeça."

Kalas e colegas batizaram o novo borrão de Fomalhaut cs2, sigla para "fonte circumestelar 2"; já Dagon foi reclassificado como Fomalhaut cs1. Adeus, Dagon.

"Fomalhaut cs2 parece exatamente um planeta extrassolar a refletir a luz da estrela", explica Kalas. "O que aprendemos ao estudar cs1 é que uma grande nuvem de poeira pode se passar por um planeta durante muitos anos. Isso serve de aviso para futuras missões que pretendem detetar planetas extrassolares por luz refletida."

Com base nas observações do Hubble - e também em dados anteriores sobre as mudanças apresentadas por cs1 - os investigadores calcularam que ambas as nuvens provavelmente nasceram de colisões entre corpos pequenos e de tamanhos semelhantes. Curiosamente, as duas ocorreram num local parecido, na região mais externa do disco de Fomalhaut.

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

"Se você tivesse um filme dos últimos 3.000 anos e ele fosse acelerado de modo que cada ano virasse uma fração de segundo, imagine quantos clarões apareciam nesse período. O sistema planetário de Fomalhaut estaria a cintilar com essas colisões."

Por que duas colisões mudam o jogo

Uma colisão - um único ponto de dados isolado - apenas indica que algo assim pode ocorrer nas circunstâncias específicas em que aconteceu. Já uma segunda colisão abre uma nova possibilidade: uma segunda colisão fornece estatísticas.

"O aspeto empolgante desta observação é que ela permite aos investigadores estimar tanto o tamanho dos corpos em colisão quanto quantos deles 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 indicam que os planetesimais destruídos para criar cs1 e cs2 tinham apenas 37 milhas ou 60 quilômetros de diâmetro, e inferimos que existem 300 milhões desses objetos a orbitar no sistema de Fomalhaut."

O ambiente imediato da estrela também chama a atenção. Outras observações recentes mostraram que o disco possui lacunas concêntricas - um sinal de que algo está a limpar os detritos, talvez um planeta em formação varrendo o caminho ao longo de sua órbita. Ainda assim, os planetas em si continuam sem ser observados diretamente.

Enquanto isso, observações de 2023 com o JWST identificaram um grande nó de poeira no mesmo anel externo em que cs1 e cs2 apareceram. Na época, astrónomos atribuíram o nó a mais uma colisão, embora essa interpretação ainda não tenha sido confirmada.

Embora Fomalhaut levante muitas perguntas para as quais ainda não temos respostas, a imagem que começa a emergir aponta para um ambiente dinâmico, possivelmente compatível com as fases iniciais de formação planetária.

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

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

"Vamos rastrear cs2 em busca de mudanças no seu formato, brilho e órbita ao longo do tempo", diz Kalas. "É possível que cs2 comece a ficar mais oval ou com aparência cometária à medida que os grãos de poeira são empurrados para fora pela pressão da luz estelar."

A pesquisa foi publicada na revista Science.