Anã Branca Engolindo um Mundo Congelado Semelhante a Plutão

No nosso Sistema Solar, acredita-se que cometas e planetesimais eósicos (pequenos objetos sólidos no espaço) foram responsáveis por trazer água à Terra. A existência desses objetos gelados é uma condição necessária para o desenvolvimento da vida em outros mundos, mas é extremamente difícil identificá-los fora do nosso Sistema Solar, uma vez que objetos gelados são pequenos, tênues e exigem análise química.

Em um estudo publicado na MRNAS, astrônomos de Warwick, Europa e dos EUA encontraram fortes evidências de que corpos voláteis e 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’ (substantâncias químicas com baixos pontos de fusão) em sua superfície. A atmosfera de uma anã branca é tipicamente composta de hidrogênio e hélio, mas WD 1647+375 continha 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, disse: “Não é incomum que anãs brancas mostrem sinais de cálcio, ferro e outros metais provenientes do material que estão absorvendo. Este material vem de planetas e asteroides que se aproximam demais da estrela e são despedaçados e absorvidos. Analisar a composição química desse material fornece 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 se aproxima demais, seus elementos deixam impressões 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 em apenas alguns casos.”

Um dos voláteis — o nitrogênio — é uma impressão química particularmente importante de mundos gelados. A espectroscopia ultravioleta neste estudo mostrou que o material capturado por WD 1647+375 tinha uma alta porcentagem de massa como nitrogênio (~5%). Esta é a maior abundância de nitrogênio já detectada nos detritos de uma anã branca. A atmosfera de WD 1647+375 também recebeu muito mais oxigênio do que seria esperado se o objeto absorvido fosse rochoso — 84% a mais, ambos sugerindo um objeto gelado.

Os astrônomos também tinham dados que mostravam que o detrito vinha 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 significa que o objeto gelado tinha pelo menos 3 km de diâmetro (ou tamanho de um cometa), mas esse é um tamanho mínimo, pois a acrição pode levar centenas de milhares de anos além deste intervalo de 13 anos, significando que o objeto poderia estar mais próximo de 50 km de diâmetro e um quatrilhão de quilogramas.

Os dados, juntos, pintaram um quadro de um planetesimal gelado e rico em água (composto de 64% de água) que estava sendo consumido por esta estrela, possivelmente um cometa como o de Halley ou um fragmento de planeta anão como C/2016 R2.

O segundo autor, Professor Boris T. Gänsicke, do Departamento de Física da Universidade de Warwick, disse: “A natureza rica em voláteis de WD 1647+375 a torna semelhante aos 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 de gelo para rocha de 2,5, que é mais do que os KBOs típicos e provavelmente se origina da crosta ou manto de um planeta semelhante a Plutão.”

Esta é a primeira descoberta inequívoca de uma anã branca com atmosfera de hidrogênio absorvendo puramente um planetesimal gelado. Se este objeto se formou no sistema planetário em torno da estrela original ou se é, em vez disso, um cometa interestelar capturado do espaço profundo, continua a ser uma questão em aberto. De qualquer forma, a descoberta fornece evidências convincentes de que corpos gelados e ricos em voláteis existem em sistemas planetários além do nosso.

A descoberta também destaca o papel único da espectroscopia ultravioleta na investigação da composição de tais raros objetos ricos em voláteis fora 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 futuras tentativas de buscar os blocos de construção da vida ao redor de outras estrelas.