Estrelas gigantes que engolem planetas: a descoberta de como estes são erodidos, camada a camada, pouco a pouco

    Quando um planeta gigante gasoso é engolido por uma estrela, não morre num instante: é consumido lentamente, enriquecendo a estrela com elementos valiosos e deixando vestígios químicos que podem ser observados durante milhões de anos.

    O planeta que é engolido pela sua estrela não é necessariamente destruído de uma só vez, mas vai sendo erodido camada a camada.
    O planeta que é engolido pela sua estrela não é necessariamente destruído de uma só vez, mas vai sendo erodido camada a camada.

    As estrelas semelhantes ao Sol, ou seja, as anãs, à medida que envelhecem, incham até se tornarem gigantes vermelhas. Ao expandirem-se, as suas camadas mais externas podem chegar a atingir os planetas mais próximos. Por exemplo, um planeta gigante como Júpiter poderia ser engolido pela envelope estelar.

    Se até agora se pensava que um planeta deste tipo caminhava para um fim rápido e "catastrófico", um novo estudo teórico, no qual se simula a absorção de um planeta gasoso pela sua estrela, mostra surpreendentemente que o planeta não é necessariamente destruído de uma só vez. Este perde massa de forma contínua, como se a estrela o "raspasse" camada a camada: um fim mais lento do que o previsto, mas, em qualquer caso, inevitável.

    O atrito que desgasta um gigante gasoso

    Assim que o planeta gasoso se encontra dentro da camada exterior da estrela transformada em gigante vermelha, o atrito com o gás da atmosfera do planeta, devido ao seu movimento orbital, gera uma espécie de onda de choque frontal que deixa um rasto de turbulência no seu caminho.

    É precisamente na zona de contacto entre a atmosfera planetária e o gás estelar que surge o mecanismo-chave deste desprendimento progressivo, camada a camada: a instabilidade de Kelvin-Helmholtz.

    As instabilidades de Kelvin-Helmholtz são as mesmas que, na atmosfera terrestre, na troposfera, produzem aquelas ondas onduladas características nas nuvens, quando duas camadas adjacentes da atmosfera se deslocam uma sobre a outra a velocidades diferentes.

    O efeito dessas instabilidades no planeta é arrancar as suas camadas mais externas. As simulações mostram que a taxa de eliminação de gás depende da intensidade com que o gás estelar colide contra o planeta.

    Os autores deste estudo recente estimam taxas de perda da ordem de 10⁻⁵ massas solares (um centésimo de milésimo) por hora. Embora pareça insignificante, este número representa um valor enorme, capaz de consumir um gigante gasoso em questão de dias.

    Em questão de dias, a estrela consegue arrancar todas as camadas de gás do planeta que engoliu.

    O facto de o planeta gasoso ser absorvido pelas camadas externas da sua estrela tem consequências importantes que permitem explicar aspetos interessantes da composição química das estrelas gigantes.

    A assinatura química de uma refeição estelar

    Um dos aspetos curiosos das estrelas gigantes tem a ver com a quantidade de lítio presente nas suas atmosferas. A estrutura destas estrelas é tal que favorece a sua rápida combustão, pelo que as suas atmosferas deveriam ser pobres em lítio ou carecer completamente dele.

    O lítio é o terceiro elemento (depois do hidrogénio e do hélio) da tabela periódica dos elementos químicos. É um indicador da idade estelar: abundante nas estrelas mais jovens, desaparece nas mais velhas.

    Pelo contrário, é bastante frequente observar estrelas gigantes ricas em lítio, denominadas "lithium rich". Uma das hipóteses formuladas para explicar a abundância de lítio está precisamente relacionada com o processo pelo qual estas estrelas aumentam o seu teor de lítio, uma vez que o obtêm dos planetas gasosos que engolem.

    O lítio, tal como os outros elementos químicos presentes nas atmosferas estelares, deixa a sua própria marca (as linhas brilhantes na figura) no espectro estelar.
    O lítio, tal como os outros elementos químicos presentes nas atmosferas estelares, deixa a sua própria marca (as linhas brilhantes na figura) no espectro estelar.

    O estudo sugere que a absorção gradual de um planeta poderia aumentar a abundância superficial de lítio em cerca de 25-30% e deixar uma marca observável durante períodos de cerca de 100 milhões de anos.

    A presença e a abundância de lítio nas atmosferas estelares são medidas através da espectroscopia.

    A consequência mais ampla é que muito mais estrelas do que se pensava poderão apresentar vestígios de antigos planetas devorados. Se a ablação — ou seja, o processo de remoção camada por camada — for contínua, o planeta pode enriquecer a atmosfera da estrela com os seus elementos constituintes durante a sua absorção.

    Os planetas jupiterianos que são engolidos pelas suas estrelas gigantes não desaparecem simplesmente, mas deixam na atmosfera da sua estrela uma mensagem "química" que os astrónomos conseguem decifrar no espectro.

    Referência da notícia

    "Continuous mass ablation of planets engulfed in stellar envelopes" Mike Y. M. Lau et al. 2026, A&A in press

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