As pistas achadas por cientistas de ‘gêmeo perdido’ do Sol

Nosso Sol parece um nômade isolado.

Orbitando em um dos braços espirais do Via Lácteaele nos leva em uma viagem ao redor da galáxia a cada 230 milhões de anosem total solidão.

A estrela mais próxima do nosso Sol é Proxima Centauri, a 4,2 anos-luz de distância. Mas está tão longe que mesmo a nave espacial mais rápida já construída pela humanidade levaria mais de 7.000 anos para chegar lá.

Quanto mais examinamos a nossa galáxia, a estrela no centro da nossa Sistema solar parece cada vez mais ser uma anomalia. Aparentemente, estrelas binárias – que orbitam a galáxia inexoravelmente ligadas em pares – são comuns.

Recentemente, os astrónomos identificaram até um par de estrelas em órbita surpreendentemente perto do imenso buraco negro no coração da Via Láctea. Os astrofísicos acreditavam que, naquele local, as duas estrelas seriam separadas ou esmagadas pela forte gravidade.

O fato é que as descobertas de sistemas binários são tão comuns que alguns cientistas acreditam que talvez todas as estrelas mantivessem inicialmente relações binárias. Eles nasceriam aos pares, com cada estrela tendo uma irmã gêmea.

Esta ideia levanta uma questão interessante: será que o nosso Sol alguma vez foi uma estrela binária que perdeu a sua irmã gémea há muito tempo?

Essa é certamente uma possibilidade, segundo o astrônomo Gongjie Li, do Georgia Institute of Technology, nos Estados Unidos. “E é muito interessante.”

Felizmente para nós, nosso Sol não tem companheiro ao seu lado atualmente. Se assim fosse, a atração gravitacional de uma estrela gémea solar poderia ter alterado a órbita da Terra e dos outros planetas, condenando a nossa casa a extremos de calor e frio que a tornariam inóspita para sustentar a vida.

As estrelas binárias mais próximas da Terra são Alpha Centauri A e B. Elas vivem em órbita a cerca de 3,6 bilhões de quilômetros de distância, ou 24 vezes a distância entre a Terra e o Sol.

Os cientistas sugeriram que o nosso Sol também poderia ter uma companheira mais ténue a orbitar o nosso Sistema Solar hoje – uma estrela hipotética frequentemente chamada Nemesis.

Esta proposta foi apresentada pela primeira vez em 1984 e posteriormente descartada, uma vez que inúmeros estudos e pesquisas nunca encontraram estrelas gêmeas.

Mas esta situação pode ter sido diferente na altura da formação do nosso Sol, há 4,6 mil milhões de anos.

As estrelas se formam através do resfriamento e da aglomeração de imensas nuvens de poeira e gás, com dezenas de anos-luz de diâmetro.

O material dentro destas nebulosas – como são chamados estes casulos de gás e poeira – comprime-se devido à gravidade, formando aglomerados que continuam a crescer cada vez mais.

Durante esse processo, os aglomerados começam a aquecer durante milhões de anos, até que se inicie a fusão nuclear, criando uma protoestrela com um disco de fragmentos remanescentes girando ao seu redor, que formarão os planetas.

Em 2017, a astrofísica Sarah Sadavoy, da Queen’s University, no Canadá, analisou dados de uma pesquisa de rádio da nuvem molecular de Perseu, um berçário estelar repleto de jovens sistemas estelares binários. Ela concluiu que o processo de formação estelar pode formar preferencialmente protoestrelas aos pares.

Na verdade, ela e os seus colegas descobriram que este processo é muito frequente e sugeriram que todas as estrelas poderiam formar-se aos pares ou em sistemas estelares múltiplos.

“Há pequenos picos de densidade dentro desses casulos, que podem entrar em colapso e formar diversas estrelas, no que chamamos de processo de fragmentação”, explica Sadavoy. “Se eles estão muito longe [entre si]eles podem nunca interagir. Mas se estiverem muito mais próximos, a gravidade tem a possibilidade de mantê-los juntos.”

O trabalho da astrofísica demonstrou que é possível que todas as estrelas tenham começado como binárias. Alguns permanecem juntos para sempre, enquanto outros se separam rapidamente, em questão de “apenas” um milhão de anos.

“As estrelas vivem bilhões de anos”, diz ela. “É um pequeno instante no grande esquema das coisas. Mas muitas coisas acontecem nesse instante.”

Poderia o mesmo ter acontecido com o nosso Sol? Para Sadavoy, não há razão para pensar o contrário. Mas, “se realmente nos formamos com uma companheira, nós a perdemos”.

Onde está o gêmeo perdido?

Estão surgindo indicações fascinantes de que o nosso Sol já fez parte de um sistema binário.

Em 2020, o astrofísico Amir Siraj, da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos, sugeriu que uma região de cometas gelados que circunda o nosso Sistema Solar muito além de Plutão – a chamada Nuvem de Oort – pode conter a impressão digital da nossa estrela companheira.

Esse nuvem de gelo e rochas está tão longe que a espaçonave mais distante já lançada pela humanidade, a Voyager 1, só chegará lá depois de pelo menos 300 anos.

Para Siraj, se o nosso Sol realmente tivesse uma companheira, isso teria resultado na existência de outros planetas anões naquela região, além de Plutão. E também teria gerado um planeta maior à mesma distância, como o hipotético Planeta Novequal seria o tamanho de Netuno. Alguns astrónomos acreditam que este planeta ainda está à espera de ser descoberto nos confins do nosso Sistema Solar.

Sem uma estrela companheira, “é difícil produzir tantos objetos à distância da Nuvem de Oort quantos observamos”, segundo Siraj.

Existem bilhões ou até trilhões de objetos em órbita na Nuvem de Oort. Se fosse encontrado mais um planeta, como o Planeta Nove, seria “realmente difícil” explicar como é que acabou tão longe do Sol, sem considerar a atração gravitacional desestabilizadora de uma estrela gémea.

“Isso poderia ampliar a captura de cometas e a possibilidade de o Sistema Solar capturar um planeta”, explica.

O cientista planetário Konstantin Batygin, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos Estados Unidos, foi o primeiro a propor a existência do Planeta Nove, em 2016. Ele baseou sua proposta no agrupamento de objetos distantes.

Mas Batygin não tem tanta certeza da ideia de Siraj. Segundo ele, “o companheiro binário é completamente desnecessário para explicar a Nuvem de Oort”.

“Você pode explicar completamente a existência da Nuvem de Oort apenas pelo fato de que o Sol se formou em um aglomerado de estrelas e, à medida que Júpiter e Saturno cresceram até suas massas atuais, eles ejetaram um grande número de objetos.”

Para Batygin, o próprio Planeta Nove pode ser simplesmente explicado por “estrelas passando pelo aglomerado de nascimento”.

Mas num estudo publicado recentemente, Batygin sugere que a borda interna da Nuvem de Oort poderia ser explicada por uma estrela companheira.

“O que descobrimos com as simulações computacionais é que à medida que os objetos se espalham, eles começam a interagir com o companheiro binário”, explica. “Eles podem se afastar das órbitas de Júpiter e Saturno e ficar presos no interior da Nuvem de Oort.”

Talvez seja possível confirmar a veracidade desta ideia com o novo telescópio a ser inaugurado no Chile. O Observatório Vera Rubin O início das operações está previsto para 2025 e realizará a observação mais detalhada do céu noturno nos próximos 10 anos.

“Quando Vera Rubin estiver online e começar a mapear a estrutura da Nuvem de Oort com mais detalhes, poderemos ver se há uma impressão digital clara do companheiro binário”, explica Batygin.

Outra possível assinatura do impacto de um gêmeo binário é que o nosso Sol tem uma inclinação muito ligeira, de cerca de sete graus, em relação ao plano do Sistema Solar. Uma explicação possível é que a atração gravitacional de outra estrela teria alterado o equilíbrio do nosso Sol.

“Acho que a explicação mais natural é a presença de uma estrela companheira logo no início”, segundo Batygin. Observamos este efeito em outras estrelas binárias em toda a galáxia.

Mas mesmo que esta evidência inicial esteja realmente correta, encontrar o gémeo perdido do Sol pode ser uma perspetiva muito mais desafiante. Afinal, é provável que a eventual estrela companheira esteja agora “perdida entre o mar de estrelas que observamos no céu noturno”, segundo Sadavoy.

Estrelas que nasceram na mesma região do espaço que o nosso Sol podem ter composição semelhante, pois foram formadas com a mesma mistura de gases e poeira, o que as torna verdadeiras gêmeas.

Em 2018, os cientistas identificaram uma possível estrela “gêmea” do nosso Sol, com tamanho e composição química semelhantes, localizada em menos de 200 anos-luz de distância.

Mas precisamos controlar nosso entusiasmo. A nuvem de gás e poeira onde nasceu o nosso Sol provavelmente formou “centenas ou milhares de [outras] estrelas”, explica Sadavoy. E todas teriam composição semelhante, o que significa que não haveria como saber se alguma delas seria a verdadeira irmã gêmea do nosso Sol.

Além disso, o eventual gêmeo do Sol pode não ter sido uma estrela de tamanho semelhante. “Pode ter sido uma estrela anã vermelha [menor] ou uma estrela mais quente e azul”, segundo ela.

Os astrônomos estão agora começando a encontrar exoplanetas orbitando sistemas binários, o que pode indicar que eles têm dois sóis brilhando no céu.

Encontrar e identificar um possível gêmeo do nosso Sol parece uma tarefa gigantesca. Mas a possibilidade de o Sol ter sido uma estrela binária tem implicações interessantes para planetas em torno de outras estrelas, conhecidos como exoplanetas.

Mais especificamente, isto demonstraria que, no nosso Sistema Solar, a existência de vida e a sobrevivência dos nossos planetas não foram reduzidas pela presença de uma segunda estrela.

“Existem muitos sistemas exoplanetários já descobertos que na verdade orbitam estrelas binárias”, segundo Li.

Alguns desses sistemas orbitam um dos duas estrelas. Eles são conhecidos como sistemas circunstelares. Outros orbitam ambas as estrelas e seu céu tem dois sóis, como o planeta fictício Tatooine, em Star Wars. Eles são chamados de sistemas circumbinários.

Mas às vezes observamos companheiros binários causando caos nesses sistemas. “Depende de quão longe a estrela está”, segundo Li.

Se a estrela estiver próxima, ela pode “chutar órbitas planetárias” e empurrá-las para formas excêntricas e não circulares.

“Em sistemas circunstelares, os planetas podem ter alta excentricidade”, explica Li. “Mas isso não os torna necessariamente instáveis”, embora possa fazer com que o planeta enfrente grandes mudanças de temperatura à medida que oscila em direção e afastamento da estrela. ela destaca.

Em relação ao nosso planeta, parece que a possível presença de uma companheira binária do Sol, há muito tempo, não impediu a nossa própria existência.

E à medida que os cientistas examinam as regiões mais distantes do nosso Sistema Solar com cada vez mais detalhe, poderão muito bem encontrar outros sinais de que este já existiu – uma assinatura duradoura, à espera de ser descoberta.

Se o gêmeo do Sol realmente existir, poderia estar em qualquer lugar, com um sistema solar próprio.

“Ela pode não ter viajado muito longe, de um jeito ou de outro”, segundo Sadavoy. “Ou pode estar do outro lado da galáxia e não sabemos.”

“Ela poderia estar em qualquer lugar.”

Leia o versão original deste relatório (em inglês) no site Inovação BBC.