Novas pistas sobre o que acontecerá quando o Sol consumir a Terra | Revista Quanta

O destino da Terra depende do lançamento de uma moeda.

Em 5 bilhões de anos, nosso Sol se transformará em uma estrela gigante vermelha. Se a Terra sobreviverá é uma “questão em aberto”, disse Melinda Soares-Furtado, astrofísico da Universidade de Wisconsin, Madison. Claro, a Terra poderia ser engolida pelo sol e destruída. Mas em alguns cenários, a Terra escapa e é empurrada para dentro do sistema solar.

Agora, um sistema planetário próximo ofereceu pistas sobre o futuro cósmico do nosso planeta. A cerca de 57 anos-luz de distância, quatro planetas orbitam uma estrela semelhante ao Sol que tem 10 mil milhões de anos – o dobro da idade do Sol e já se encontra em fases avançadas da sua vida. Stephen Kane, astrofísico especializado em habitabilidade planetária na Universidade da Califórnia, Riverside, recentemente modelou o que pode acontecer aos planetas do sistema antigo quando a estrela se tornar uma gigante vermelha dentro de mil milhões de anos. Ele descobriu que a maioria dos planetas interiores serão engolfados, mas que o planeta mais exterior conhecido, que tem uma órbita semelhante à de Vénus, poderá sobreviver.

A idade avançada da estrela torna mais fácil modelar a sua expansão e oferece uma previsão mais precisa do futuro do nosso próprio sistema planetário. “É um artigo muito interessante”, disse Jonathan Zink, astrofísico do Instituto de Tecnologia da Califórnia. “Se conseguirmos encontrar [mais] sistemas em várias fases da evolução estelar, provavelmente poderemos descobrir o que vai [acontecer].”

Mundos Crocantes

Quando um planeta é engolido, a morte pode ser rápida. Em 2022, Ricardo Yarza, um astrofísico estelar da Universidade da Califórnia, Santa Cruz, simulou o que acontece quando uma gigante vermelha engole um planeta. Ele descobriu que se o planeta começar perto o suficiente da estrela, a sua órbita decairá rapidamente. O gás na atmosfera da estrela cria um obstáculo ao planeta e “o planeta continua a mergulhar cada vez mais fundo na estrela”, disse Yarza. Dentro de algumas centenas de anos, a maioria dos planetas será destruída.

Até recentemente, estes momentos finais da vida de um planeta condenado “nunca tinham sido observados diretamente”, disse Kishalay De, um astrônomo do Instituto de Tecnologia de Massachusetts. Mas em 2020, a equipe de De viu uma estrela a 12,000 anos-luz de distância tornar-se temporariamente algumas centenas de vezes mais brilhante. O flash era muito fraco para ter vindo de uma fusão com outra estrela. Mas foi a intensidade certa para ter sido produzida por uma refeição do tamanho do planeta, De e seus colegas relatado em maio.

A equipe supôs que um planeta algumas vezes mais massivo que Júpiter foi capturado quando a estrela de 10 bilhões de anos começou a se expandir para uma gigante vermelha. “Este é o futuro do nosso sistema solar”, disse De.

Nossa estrela em evolução

Quando uma estrela da sequência principal como o nosso Sol – também chamada de estrela do tipo G ou anã amarela – chega ao fim da sua vida, esgota-se o hidrogénio necessário para alimentar a fusão nuclear no seu núcleo. À medida que a estrela se volta para outras fontes de combustível e perde massa, o seu núcleo fica mais quente e a sua atmosfera aumenta ao longo de milhões de anos. Eventualmente, o nosso Sol crescerá mais de 200 vezes mais largo que o seu tamanho actual.

Esse sol crescente consumirá Mercúrio e provavelmente Vénus, antes de crescer tanto que se aproxima da órbita da Terra – uma distância conhecida como uma unidade astronómica, ou UA. Mas poderá expandir-se ainda mais. “Em alguns modelos”, disse Antonino Lanza, astrônomo do Observatório Astrofísico de Catânia, na Itália, “pode engolir Marte”. A principal incerteza, disse ele, reside na quantidade de massa que o Sol perderá à medida que envelhece; quanto mais ele se desprende, menor será o seu raio final. “Isso é pouco conhecido”, disse ele.

Por enquanto, as nossas melhores estimativas sugerem que o Sol crescerá entre 0.85 e 1.5 UA. Mas à medida que a estrela perde massa, a força gravitacional mais fraca aumentará a órbita da Terra, o que significa que o nosso planeta poderá escapar do engolfamento.

Para ver o futuro da Terra, os astrônomos recorrem a uma bola de cristal cheia de sistemas planetários alienígenas. Seu objetivo é encontrar estrelas parecidas com o Sol que em breve crescerão (ou acabaram de aumentar) e se transformarão em gigantes vermelhas.

É por isso que Rho Coronae Borealis, uma estrela anã amarela próxima que se pensa estar a chegar ao fim da sua vida ensolarada, chamou a atenção de Kane. Três dos seus quatro planetas conhecidos orbitam perto da estrela, bem dentro da trajetória de Vénus em torno do nosso Sol. O planeta mais externo, com um ano que dura 282 dias, é semelhante em órbita a Vênus.

A análise de Kane, publicado no mês passado, mostra que a estrela em crescimento engolirá os três planetas internos. O mais interno desses mundos, considerado rochoso e com quase quatro vezes a massa da Terra, irá evaporar dentro de algumas centenas de anos. “O plasma superaquece o planeta e faz com que ele se desintegre”, disse Kane. “Até as rochas da superfície irão derreter.” O próximo mundo, um gigante gasoso com a massa de Júpiter, é tão grande que irá espiralar para dentro e ser despedaçado pela gravidade da estrela, em vez de evaporar. O terceiro planeta, um mundo menor com a massa de Netuno, provavelmente também será engolfado e evaporado.

Mas o planeta mais externo — também com a massa de Netuno — pode sobreviver. À medida que a estrela se expande, ela engolirá temporariamente o planeta durante vários milhares de anos. Durante este período, as temperaturas extremas queimarão a superfície do planeta, mas o próprio planeta deverá sobreviver porque a atmosfera da estrela não é muito densa a esta distância. A estrela irá então contrair-se e expandir-se mais uma vez, engolindo novamente o planeta durante vários milénios. Se o planeta conseguir sobreviver a ser manipulado como um rato de gato, poderá então emergir da atmosfera à medida que a estrela encolhe pela última vez. “Portanto, no final, há uma oportunidade de escapar”, disse Kane.

Kane, por exemplo, está otimista sobre as oportunidades do planeta e o que elas podem significar para o nosso próprio mundo. “Suspeito que a Terra se moverá para fora e sobreviverá”, disse ele.

The Great Escape

Se um planeta conseguir escapar do engolfamento, as suas chances de uma vida mais longa são promissoras. Quando uma estrela como o nosso Sol se expande para uma gigante vermelha e se desprende de suas camadas externas, eventualmente a única coisa que resta é um cadáver estelar denso e incandescente conhecido como anã branca. Estes objetos contêm até metade da massa da estrela original, compactados numa área do tamanho da Terra. Eles deveriam continuar a queimar por trilhões de anos.

Nas últimas duas décadas, os cientistas descobriram uma um punhado de exoplanetas orbitando anãs brancas, disse Maria Ana Limbach, um cientista de exoplanetas da Universidade de Michigan. Estes planetas sobreviveram à fase de gigante vermelha da sua estrela, embora não esteja claro exatamente como. Alguns dos mundos — que tendem a ser gigantes gasosos maiores — provavelmente estavam muito longe de sua estrela para serem engolidos, enquanto outros podem ter sido empurrados para fora enquanto a estrela bufava e soprava. (Os astrónomos também encontraram evidências de que alguns planetas eram não tem tanta sorte na forma de anãs brancas poluídas, que são ricos em elementos associados a planetas, como magnésio e ferro.) Espera-se que observações em andamento do Telescópio Espacial James Webb (JWST) revelem dezenas de outros exoplanetas orbitando anãs brancas.

Por mais invulgares que possam parecer, estes sistemas planetários ainda podem ser habitáveis, disse Limbach, que lidera algumas das observações das anãs brancas do JWST. “Há um lugar em torno de uma anã branca onde é possível obter água líquida” na superfície de um planeta, disse ela. Mas “é um ambiente muito desafiador”.

Mais observações de sistemas solares evoluídos e mais modelos como o de Kane poderiam fornecer uma melhor visão sobre o destino do nosso. Por enquanto, a morte do nosso planeta está a um lance de dados da certeza. Os seres humanos podem já ter desaparecido da superfície da Terra há muito tempo, mas qualquer pessoa que olhe na nossa direcção daqui a 5 mil milhões de anos poderá ver o nosso planeta escapar aos últimos suspiros do nosso Sol - ou, talvez, desaparecer num breve flash de luz.

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