Comparação com observações de duas décadas indica colisão massiva entre asteroides. Observações nos ajudam a compreender processos de formação planetária.
Uma grande colisão de asteroides no sistema Beta Pictoris foi detectada pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST). O sistema é jovem e está começando sua jornada evolutiva, com planetas nos estágios iniciais de formação.
Beta Pictoris é uma estrela jovem a 63 anos-luz na constelação do Pintoe. Ela é conhecida por seu fabuloso disco circunstelar de gás e poeira. Seu sistema planetário está se formando a partir dele. Por isso, a estrela representa uma oportunidade ideal para estudar a formação planetária.
A estrela tem apenas 20 milhões de anos. (Em comparação, nosso Sistema Solar tem de 4,5 bilhões de anos.) Essa é uma idade chave na evolução do sistema, com planetas gigantes já formados, mas planetas terrestres ainda se desenvolvendo.
Observações anteriores mostraram uma deformação do disco, um disco secundário inclinado e cometas caindo na estrela. Todos sinais indiretos, mas fortes, de um planeta massivo. Observações feitas com o Sistema de Óptica Adaptativa Nasmyth (NACO) do Telescópio Muito Grande (VLT), do Observatório Europeu do Sul (ESO), em 2003, 2008 e 2009 comprovaram a presença de um planeta ao redor de Beta Pictoris – Beta Pictoris b.
Ele orbita a estrela a uma distância entre 8 e 15 vezes a distância média entre a Terra e o Sol (que é de cerca de 150 milhões de km). Isso colocaria sua órbita a aproximadamente a distância entre Saturno e o Sol. O planeta tem uma massa de cerca de nove massas de Júpiter. Dessa forma, ele possui massa e órbita adequadas para explicar a deformação observada nas partes internas do disco.
Há também outro planeta gigante, Beta Pic c, já conhecido.
Poeira e radiação Observações recentes do JWST mostraram mudanças significativas na energia emitida por grãos de poeira no sistema em comparação com observações feitas há 20 anos. Acreditava-se que a produção de poeira estava em andamento, mas os resultados mostraram que os dados capturados há 20 anos podem ter sido um evento único que desapareceu desde aquela época. Isso abre a possibilidade de uma grande colisão de asteroides.
Cerca de 20 anos atrás, o observatório espacial infravermelho Spitzer estava procurando o calor emitido por minerais de silicato cristalino, geralmente encontrados em torno de estrelas jovens, em Beta Pictoris. Nessas observações, entre 2004 e 2005, foi encontrada radiação nos comprimentos de onda de 17 e 24 mícrons, resultado de quantidades significativas de poeira. Porém, não foram encontrados indícios da ocorrência de uma colisão entre asteroides, destruindo-os e transformando seus corpos em partículas de poeira, até menores até do que grãos de areia ou de açúcar.
Recentemente, usando o JWST, astrônomos estudaram a radiação de partículas de poeira ao redor da estrelas e pôde comparar com os resultados de 20 anos atrás. Eles conseguiram identificar a composição e o tamanho das partículas na mesma área ao redor de Beta Pictoris que foi estudada pelo Spitzer. A comparação mostrou uma redução significativa na radiação nos mesmos comprimentos de onda.
Ao rastrear a distribuição de partículas no disco circunstelar, a equipe descobriu que a poeira parece ter sido dispersa para fora pela radiação da estrela. Anteriormente, com as observações do Spitzer, a poeira circundava a estrela, que era aquecida por sua radiação térmica, tornando-a um forte emissor térmico. Agora, a poeira se moveu, esfriou e não emite mais essas características térmicas.
Asteroides De acordo com Christine Chen, astrônoma da Universidade John Hopkins (JHU), “com os novos dados do Webb, a explicação que temos é que, na verdade, testemunhamos o resultado de um evento cataclísmico pouco frequente entre corpos grandes do tamanho de asteroides, marcando uma mudança completa em nossa compreensão desse sistema estelar”.
“Beta Pictoris está em uma idade em que a formação de planetas na zona de planetas terrestres ainda está em andamento por meio de colisões de asteroides gigantes, portanto, o que podemos estar vendo aqui é basicamente como os planetas rochosos e outros corpos estão se formando em tempo real”, disse Chen, que liderou a pesquisa e também integra o Instituto de Ciência de Telescópios Espaciais (STScI).
A equipe estima que o asteroide que foi pulverizado na colisão tinha cerca de 100 mil vezes o tamanho do corpo que criou a cratera de Chicxulub, na península de Yucatán, no México. A cratera foi criada há cerca de 66 milhões de anos, em um evento que contribuiu para um evento de extinção em massa na Terra – a Extinção do Cretáceo-Paleogeno (K-Pg). Essa extinção dizimou a maior parte dos dinossauros.
“A questão que estamos tentando contextualizar é se todo esse processo de formação de planetas terrestres e gigantes é comum ou raro, e a questão ainda mais básica: os sistemas planetários, como o sistema solar, são tão raros assim?”, disse o coautor Kadin Worthen, estudante de doutorado em astrofísica na JHU. “Basicamente, estamos tentando entender o quanto somos estranhos ou medianos.”
As observações também destacam a capacidade incomparável do JWST de revelar as complexidades de exoplanetas e sistemas estelares, colhendo pistas importantes sobre as arquiteturas de outros sistemas solares. Elas aprofundarão nossa compreensão sobre como a turbulência inicial influencia as atmosferas dos planetas, a quantidade e a distribuição da água ao longo da formação e outros aspectos importantes da habitabilidade.
“A maioria das descobertas do JWST vem de coisas que o telescópio detectou diretamente”, disse o coautor Cicero Lu, ex-estudante de doutorado em astrofísica da JHU. “Nesse caso, a história é um pouco diferente porque nossos resultados vêm do que o JWST não viu.”
A pesquisa foi apresentada em 10 de junho na 244ª Reunião da Sociedade Astronômica Americana, em Madison, Wisconsin e foi apoiada pela Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço dos EUA. (Ela mesma, a NASA.)
A descoberta serve para ajustar nossa visão da formação de sistemas planetários. Teorias anteriores sugeriam que pequenos corpos acumulariam e reabasteceriam a poeira de forma constante ao longo do tempo. Em vez disso, o JWST mostrou que pode ser necessário um choque entre asteroides de grandes proporções para semear sistemas planetários jovens com poeira nova.
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