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

Colisão rara ao redor de Fomalhaut

Pela segunda vez em toda a história, foi possível observar uma colisão entre dois asteroides em torno de uma estrela fora do Sistema Solar - e ela está relativamente perto.

A estrela em questão é Fomalhaut, com apenas 440 milhões de anos de idade, ainda envolta por um disco de detritos que sobrou da sua formação. A cerca de 25 anos-luz de distância, Fomalhaut funciona como um laboratório excelente para investigar processos no disco que antecedem o nascimento de planetas.

Agora, o Telescópio Espacial Hubble revelou um evento que pode fazer parte desse conjunto de processos: dois blocos rochosos, cada um com tamanho estimado em cerca de 60 quilômetros (37 milhas) de diâmetro. Se não tivessem se pulverizado no choque, essas “sementes” poderiam, com o tempo, crescer e acabar formando planetas em órbita da estrela.

"Esta é certamente a primeira vez que vejo um ponto de luz surgir do nada em um sistema exoplanetário", afirma 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 acabamos de testemunhar uma colisão violenta entre dois objetos massivos e uma enorme nuvem de detritos, diferente de qualquer coisa no nosso Sistema Solar hoje. Incrível!"

O histórico de Dagon (Fomalhaut b) e o surgimento de cs2

Não é a primeira vez que Fomalhaut surpreende observadores. Em 2004, astrónomos identificaram em sua órbita um objeto tão brilhante quanto um planeta. Observações posteriores - incluindo imagens diretas obtidas em 2012 - pareciam reforçar a ideia. O suposto gigante gasoso, Fomalhaut b, chegou até a receber um nome: Dagon.

Quando novos dados foram recolhidos em 2014, porém, Dagon havia desaparecido por completo. A interpretação considerada mais plausível passou a ser outra: o que parecia um planeta nunca foi um planeta, e sim uma nuvem de poeira muito luminosa e em expansão, gerada por um choque violento entre dois asteroides.

Em 2023, o Hubble voltou a apontar para Fomalhaut para verificar se aquela estrela “peculiar” estava aprontando mais alguma. Alerta de spoiler: estava. Um novo borrão de luz surgiu nas proximidades, com um aspeto suspeitamente parecido com o de Dagon.

"Com essas observações, nossa intenção original era monitorar Fomalhaut b, que inicialmente pensamos ser um planeta", explica o astrónomo Jason Wang, da Northwestern University.

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

Kalas e colegas batizaram o novo borrão de Fomalhaut cs2, abreviação de "fonte circunstelar 2"; enquanto isso, Dagon foi rebaixado a Fomalhaut cs1. Dagon, descanse em paz.

"Fomalhaut cs2 parece exatamente um planeta extrasolar refletindo a luz da estrela", detalha 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 alerta para futuras missões que pretendem detectar planetas extrasolares por luz refletida."

O que cs1 e cs2 revelam sobre o disco e os próximos passos

A partir das observações do Hubble - e também do que já se sabia sobre as mudanças exibidas por cs1 - a equipa estimou que as duas nuvens provavelmente nasceram de colisões entre corpos pequenos de tamanhos semelhantes. Curiosamente, as duas ocorrências também aconteceram em regiões parecidas, na periferia do disco de Fomalhaut.

"Teorias anteriores sugeriam que deveria haver uma colisão a cada 100.000 anos, ou até mais", diz Kalas. "Aqui, em 20 anos, vimos duas."

"Se você tivesse um filme dos últimos 3.000 anos e acelerasse tudo para que cada ano virasse uma fração de segundo, imagine quantos flashes você veria nesse período. O sistema planetário de Fomalhaut estaria cintilando com essas colisões."

Uma colisão - um único dado isolado - indica que isso pode acontecer nas circunstâncias específicas em que ocorreu. A segunda colisão muda o patamar: ela abre um novo horizonte. A segunda colisão fornece estatística.

"O aspeto empolgante desta observação é que ela permite aos pesquisadores estimar tanto o tamanho dos corpos que colidiram quanto quantos deles existem no disco - um tipo de informação que é quase impossível obter por outros meios", afirma o astrónomo Mark Wyatt, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido.

"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 de objetos desse tipo orbitando no sistema de Fomalhaut."

O ambiente imediato da estrela também chama atenção por outros motivos. Observações recentes indicaram que o disco possui lacunas concêntricas - um sinal de que algo está “varrendo” os detritos, possivelmente um planeta em formação limpando a trajetória da sua órbita. Ainda assim, os próprios planetas ainda não foram vistos.

Enquanto isso, observações feitas em 2023 com o JWST mostraram um grande nó de poeira no mesmo anel externo onde 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 sem resposta por enquanto, o quadro que começa a emergir aponta para um ambiente dinâmico, potencialmente associado aos estágios iniciais de formação planetária.

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

A equipa pretende continuar usando tanto o Hubble quanto o JWST para acompanhar cs2 e observar como o objeto evolui nos próximos anos.

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

A pesquisa foi publicada na Science.