Observações do telescópio espacial James Webb indicam que colisões entre corpos planetários podem explicar a formação de 21 discos de detritos extremos ao redor de estrelas jovens. A composição da poeira revelou diferenças na intensidade dos impactos e oferece pistas sobre processos semelhantes ao choque que provavelmente originou a Lua.
O estudo, publicado em 1º de outubro no The Astrophysical Journal, foi conduzido por uma equipe liderada por Kate Su, do Space Science Institute, em Boulder, nos Estados Unidos. Os pesquisadores combinaram dados do Webb com observações de arquivo do telescópio espacial Spitzer, aposentado pela NASA.
Poeira quente denuncia colisões violentas
Discos de detritos extremos são estruturas com grandes quantidades de poeira quente próximas de suas estrelas, em uma região comparável àquela ocupada pelos planetas rochosos no Sistema Solar. Eles se distinguem dos discos protoplanetários, ricos em gás, e dos discos de detritos mais comuns, geralmente mais frios.
Segundo os pesquisadores, esses sistemas apresentam três características principais: grãos de poeira menores, concentração elevada de material aquecido e variações irregulares no brilho ao longo do tempo. As propriedades foram identificadas por meio de espectros no infravermelho médio obtidos pelo Webb e pelo Spitzer.
A equipe também examinou os minerais presentes na poeira e dividiu os discos em dois grupos. Cerca de um terço é rico em sílica, enquanto os demais têm pouca sílica. A presença desse material ajuda a estimar a energia do impacto que produziu os detritos.
Os discos ricos em sílica provavelmente surgiram de colisões extremamente energéticas entre corpos com dimensões semelhantes às de Marte. A força desses impactos seria suficiente para vaporizar uma quantidade significativa de rocha. Já os discos pobres em sílica parecem estar associados a choques menos intensos, incluindo colisões de raspão entre objetos do tamanho da Lua.
Relação com a formação da Lua
A distribuição dos sistemas também varia conforme a idade das estrelas. Até agora, discos ricos em sílica foram identificados apenas ao redor de estrelas com menos de 300 milhões de anos. Os discos pobres em sílica aparecem em estrelas de uma faixa etária mais ampla e tendem a apresentar mudanças de brilho mais acentuadas.
Os cientistas consideram que essa variabilidade pode resultar da rápida evolução dos detritos recém-criados. Alterações nas órbitas e novas colisões poderiam fazer a emissão infravermelha aumentar ou diminuir ao longo do tempo.
O resultado é compatível com modelos segundo os quais planetas rochosos se formam nos primeiros centenas de milhões de anos de um sistema estelar. Essa escala de tempo também se aproxima das estimativas para a formação da Terra e da Lua, cerca de 100 milhões de anos depois do nascimento do Sol.
A hipótese mais aceita para a origem da Lua envolve uma colisão entre a Terra ainda jovem e um corpo do tamanho de Marte chamado Theia. O impacto teria vaporizado grandes volumes de rocha e lançado material ao espaço, que posteriormente se reuniu para formar o satélite natural.
Os autores afirmam que o Sistema Solar pode ter passado por mais de uma fase de discos de detritos extremos. Os discos mais antigos e pobres em sílica também podem ajudar a investigar a hipótese do Grande Bombardeio Tardio, segundo a qual mudanças nas órbitas dos planetas gigantes teriam desestabilizado objetos menores e provocado períodos de colisões intensas.
A equipe ressalta, porém, que a amostra ainda é limitada para confirmar essa interpretação. Dos 21 sistemas analisados, 5 vieram de dados do Spitzer e 16 foram observados pelo Webb; entre estes, 12 foram estudados pela primeira vez e 4 eram acompanhamentos de sistemas já examinados.
