Astrônomos da Universidade de Warwick descobriram a impressão digital química de um fragmento planetário congelado e rico em água sendo consumido por uma estrela anã-branca fora do nosso Sistema Solar.
Em nosso Sistema Solar, acredita-se que cometas e planetesimais gelados (pequenos objetos sólidos no espaço) foram responsáveis por trazer água à Terra. A existência desses objetos gelados é uma condição essencial para o desenvolvimento da vida em outros mundos, mas é extremamente difícil identificá-los fora do nosso Sistema Solar, já que os objetos gelados são pequenos, tênues e exigem análises químicas.
Em um estudo publicado na MRNAS, astrônomos de Warwick, Europa e dos EUA encontraram fortes evidências de que corpos ricos em voláteis e gelados – 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, se destacou por ter ‘voláteis’ (substâncias químicas com baixos pontos de fusão) em sua superfície. A atmosfera da anã-branca geralmente é composta de hidrogênio e hélio, mas WD 1647+375 apresentou 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, afirmou: “Não é incomum que anãs-brancas mostrem assinaturas de cálcio, ferro e outros metais do material que estão absorvendo. Esse material vem de planetas e asteroides que se aproximam demais da estrela e são desintegrados e absorvidos. Analisar a composição química desse material nos dá uma visão de como os planetesimais fora do Sistema Solar são compostos.”
“Dessa forma, as anãs-brancas atuam como cenas de crime cósmico – quando um planetesimal cai, seus elementos deixam impressões digitais químicas na atmosfera da estrela, permitindo que reconstruamos a identidade da ‘vítima’. Normalmente, encontramos evidências de material rochoso sendo acordado, como cálcio e outros metais, mas a descoberta de detritos ricos em voláteis foi confirmada em apenas alguns casos.”
Um desses voláteis – o nitrogênio – é uma impressão digital química particularmente importante de mundos gelados. A espectroscopia ultravioleta neste estudo mostrou que o material acumulado por WD 1647+375 tinha uma alta porcentagem de massa como nitrogênio (~5%). Essa é a maior abundância de nitrogênio já detectada nos detritos de uma anã-branca. A atmosfera de WD 1647+375 também havia acumulado muito mais oxigênio do que seria esperado se o objeto absorvido fosse rochoso – 84% a mais, sugerindo um objeto gelado.
Os astrônomos também tinham dados que mostravam que os detritos estavam 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 cometa), mas esse é um tamanho mínimo, já que a acreção pode levar centenas de milhares de anos além desse intervalo de 13 anos, significando que o objeto poderia ter cerca de 50 km de diâmetro e quintilhões de quilos.
Conjuntamente, os dados pintaram um quadro de um planetesimal rico em água/congelado (composto por 64% de água) que estava sendo consumido por essa estrela, talvez um cometa como Halley ou um fragmento de um 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 a objetos do cinturão de Kuiper (KBOs) em nosso sistema solar – os objetos gelados encontrados além da órbita de Netuno. Acreditamos que o planetesimal absorvido pela estrela é mais 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 proporção gelo-rocha de 2,5, que é maior do que a média dos KBOs e provavelmente se origina da crosta ou do 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 esse objeto se formou no sistema planetário ao redor da estrela original ou se é, em vez disso, um cometa interestelar capturado do espaço profundo, continua sendo uma questão em aberto. De qualquer forma, a descoberta fornece evidências convincentes de que corpos ricos em voláteis e gelados existem em sistemas planetários além do nosso.
A descoberta também destaca o papel único da espectroscopia ultravioleta na análise da composição de tais objetos raros e ricos em voláteis além do nosso Sistema Solar. Apenas o UV pode detectar os elementos voláteis (carbono, enxofre, oxigênio e, especialmente, nitrogênio) e será uma parte importante das futuras tentativas de procurar os blocos de construção da vida ao redor de outras estrelas.
