(dr) Tânia Cunha (Planetário do Porto - Centro Ciência Viva & Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço)
Ilustração de formação planetária em torno de uma estrela parecida com o Sol, com os blocos de construção dos planetas – rochas e moléculas de ferro – no plano da frente.
Há muito tempo que se assume um elo composicional entre os planetas e as suas respetivas estrelas hospedeiras. Agora, pela primeira vez, uma equipa de cientistas forneceu evidências empíricas para apoiar este pressuposto – e ao mesmo tempo contradizê-lo.
As estrelas e os planetas formam-se a partir do mesmo gás e poeira. No curso do processo de formação, parte do material condensa-se e forma planetas rochosos, o resto ou é acumulado pela estrela ou torna-se parte dos planetas gasosos.
A presunção de uma ligação entre a composição das estrelas e dos seus planetas é, portanto, razoável e confirmada, por exemplo, no Sistema Solar pela maioria dos planetas rochosos (Mercúrio sendo a exceção). No entanto, as suposições, especialmente em astrofísica, nem sempre se provam verdadeiras.
Um estudo liderado pelo Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) em Portugal, que também envolve investigadores do NCCR PlanetS da Universidade de Berna e da Universidade de Zurique, publicado na Science, fornece a primeira evidência empírica para apoiar esta suposição – e ao mesmo tempo contradizê-la.
Estrela condensada vs. planeta rochoso
Para determinar se as composições das estrelas e dos seus planetas estão relacionadas, a equipa comparou medições muito precisas de ambos. Para as estrelas, foi medida a luz emitida, que transporta a impressão digital espectroscópica característica da sua composição. Já a composição dos planetas rochosos foi determinada indiretamente: a sua densidade e composição foram derivadas da medição da sua massa e raio.
Só recentemente é que um número suficiente de planetas foi medido com a precisão necessária para que investigações significativas deste tipo fossem possíveis.
“Mas dado que as estrelas e os planetas rochosos têm naturezas bastante diferentes, a comparação da sua composição não é simples“, como Christoph Mordasini, coautor do estudo, professor de astrofísica da Universidade de Berna e membro do NCCR PlanetS explica.
“Ao invés, comparámos a composição dos planetas com uma versão teórica e menos quente da sua estrela. Ao passo que a maior parte do material estelar – principalmente hidrogénio e hélio – permanece como gás quando arrefece, uma pequena fração condensa-se, composta por material rochoso como ferro e silicato,” explica Mordasini.
Na Universidade de Berna, o “Modelo de Berna para a Formação e Evolução Planetária” tem sido desenvolvido continuamente desde 2003.
Christoph Mordasini diz: “as informações sobre os múltiplos processos envolvidos na formação e evolução dos planetas são integradas no modelo.” Usando este modelo de Berna, os investigadores foram capazes de calcular a composição desse material formador de rocha da estrela mais fria.
“Em seguida, fizemos uma comparação com os planetas rochosos”, diz Mordasini.
Indícios de habitabilidade planetária
“Os nossos resultados mostram que as nossas suposições sobre as composições de estrelas e planetas não estavam fundamentalmente erradas: a composição dos planetas rochosos está, de facto, intimamente ligada à composição da sua estrela hospedeira. Apesar disso, a relação não é tão simples quanto esperávamos”, afirma Vardan Adibekyan, autor principal do estudo e investigador no IA.
O que os cientistas esperavam era que a abundância destes elementos estabelecesse um possível limite superior. “No entanto, para alguns dos planetas, a abundância de ferro no planeta é ainda maior do que na estrela”, afirma Caroline Dorn, coautora do estudo e membro do NCCR PlanetS, bem como da Universidade de Zurique.
“Isto pode ser devido a impactos gigantescos nestes planetas que ejetam alguns dos materiais externos, mais leves, enquanto o núcleo denso de ferro permanece”, diz a investigadora. Os resultados podem, portanto, dar aos cientistas pistas sobre a história dos planetas.
“Os resultados deste estudo também são muito úteis para restringir as composições planetárias assumidas com base na densidade calculada a partir de medições da massa e do raio”, explica Christoph Mordasini.
“Uma vez que mais do que uma composição pode corresponder a uma determinada densidade, os resultados do nosso estudo dizem-nos que podemos restringir as potenciais composições, com base na composição da estrela hospedeira”, salienta.
E dado que a composição exata de um planeta influencia, por exemplo, quanto material radioativo contém ou quão forte é o seu campo magnético, podemos determinar se o planeta é favorável à vida ou não.
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