Identificada a estrela gêmea do Sol mais velha conhecida até hoje

Uma equipe internacional liderada por astrônomos no Brasil utilizou o Very Large Telescope do ESO para identificar e estudar a estrela gêmea do Sol mais velha conhecida até agora.

Situada a 250 anos-luz de distância da Terra, a estrela HIP 102152 é mais parecida com o Sol do que qualquer outra do mesmo tipo - tirando o fato de ser cerca de quatro bilhões de anos mais velha.

Esta, mais velha mas quase idêntica, gêmea do Sol dá-nos a possibilidade de ver como será a nossa estrela quando envelhecer.

As novas observações fornecem também uma primeira ligação clara entre a idade de uma estrela e o seu conteúdo em lítio, e adicionalmente sugerem que a HIP 102152 possui planetas rochosos do tipo terrestre na sua órbita.

Os astrônomos apenas observam o Sol com o auxílio de telescópios desde há 400 anos - uma pequeníssima fração da idade do Sol, o qual tem mais de bilhões de anos.

É muito difícil estudar a história e a evolução futura da nossa estrela, mas uma maneira de o conseguir consiste em procurar estrelas raras que sejam quase exatamente iguais à nossa, mas que estejam em diferentes fases da sua vida.

Agora os astrônomos conseguiram identificar uma estrela que é essencialmente uma gêmea idêntica do nosso Sol, mas 4 bilhões de anos mais velha - é quase como ver uma versão real do paradoxo dos gêmeos em ação.

Jorge Melendez (Universidade de São Paulo, Brasil), o líder da equipe e co-autor do novo artigo científico que descreve os resultados explica:

“Há décadas que os astrônomos procuram estrelas gêmeas do Sol, de modo a conhecer melhor a nossa própria estrela, que é responsável por toda a vida em nosso planeta".

"No entanto, têm sido encontradas muito poucas, desde que a primeira foi descoberta em 1997".

"Mas agora obtivemos espectros de soberba qualidade com o VLT e pudemos assim examinar detalhadamente gêmeas solares com extrema precisão, e saber se o Sol é especial.”

A equipe estudou duas gêmeas solares - uma que se pensou ser mais jovem que o Sol (18 Scorpii) e outra que se esperava que fosse mais velha (HIP 102152).

A equipe utilizou o espectrógrafo UVES, montado no Very Large Telescope (VLT) instalado no Observatório do Paranal do ESO, para separar a radiação nas suas componentes de cor, de modo a poder estudar em detalhe a composição química e outras propriedades destas estrelas.

Esta imagem mostra a gêmea solar HIP 102152, uma estrela situada a 250 anos-luz de distância da Terra na constelação do Capricórnio. A HIP 102152 é mais parecida com o Sol do que qualquer outra gêmea solar - tirando o fato de ser quase quatro bilhões de anos mais velha, o que nos dá a oportunidade sem precedentes de estudar como é que o Sol será quando envelhecer. É a gêmea solar mais velha identificada até hoje, e foi estudada por uma equipe internacional liderada por astrônomos no Brasil, com o auxílio do Very Large Telescope do ESO. As cores diferentes da estrela são causadas pelo fato desta se mover ligeiramente entre as duas exposições, obtidas com um intervalo de muitos anos de diferença.

Descobriu-se que a HIP 102152, situada na constelação do Capricórnio, é a gêmea solar mais velha conhecida até agora.

Estima-se que tenha 8,2 bilhões de anos de idade, comparada com os 4,6 bilhões de anos do nosso Sol.

Por outro lado confirmou-se que a 18 Scorpii é mais nova que o Sol - tem cerca de 2,9 bilhões de anos de idade.

Estudar HIP 102152, a estrela gêmea velha do Sol, permite aos cientistas prever o que pode acontecer ao nosso próprio Sol quando chegar a essa idade.

A equipe fez já uma descoberta importante.

“Uma das coisas que queríamos saber era se o Sol terá uma composição química típica”, diz Melendez.

“E, mais importante ainda, porque é que tem uma quantidade de lítio tão estranhamente baixa”.

O lítio, o terceiro elemento da tabela periódica, foi criado durante o Big Bang, ao mesmo tempo que o hidrogênio e o hélio.

Os astrônomos ponderam há anos porque é que algumas estrelas têm menos lítio que outras.

Com as novas observações da HIP 102152, deu-se um grande passo em direção à resolução deste mistério ao descobrir-se uma forte correlação entre a idade de uma estrela como o Sol e o seu conteúdo em lítio.

O nosso Sol tem atualmente apenas 1% do conteúdo em lítio que estava presente na matéria a partir da qual se formou.

A investigação de estrelas gêmeas do Sol mais novas, apontava para o fato destas irmãs mais jovens terem uma quantidade significativamente maior de lítio, mas até agora os cientistas não tinham conseguido demonstrar a existência de uma correlação clara entre a idade e o conteúdo em lítio.

TalaWanda Monroe (Universidade de São Paulo), autora principal do novo artigo conclui:

“Descobrimos que a HIP 102152 tem níveis muito baixos de lítio, o que demonstra claramente, e pela primeira vez, que as gêmeas solares mais velhas têm efetivamente menos lítio do que o nosso Sol ou estrelas gêmeas solares mais novas".

"Podemos agora ter a certeza que as estrelas à medida que envelhecem, destroem de algum modo o seu lítio”.

O último ponto desta história é que a HIP 102152 tem um padrão de composição química subtilmente diferente da maioria das outras gêmeas solares, mas semelhante ao Sol.

Ambas mostram uma deficiência dos elementos que são abundantes em meteoritos e na Terra, o que é uma evidência forte no sentido da HIP 102152 poder albergar planetas rochosos do tipo terrestre.

Esta imagem de grande angular mostra a gêmea solar HIP 102152 na constelação do Capricórnio. Situada a 250 anos-luz de distância da Terra, a HIP 102152 é mais parecida com o Sol do que qualquer outra gêmea solar - tirando o fato de ser quase bilhões de anos mais velha, o que nos dá a oportunidade sem precedentes de estudar como é que o Sol será quando envelhecer. É a gêmea solar mais velha identificada até hoje, e foi estudada por uma equipe internacional liderada por astrônomos no Brasil, com o auxílio do Very Large Telescope do ESO.

A maioria das pessoas já ouviu falar do paradoxo dos gêmeos: um dos gêmeos idênticos faz uma viagem espacial e regressa à Terra mais novo do que o seu gêmeo que lá ficou.

Embora aqui não haja viagens temporais envolvidas, vemos duas idades distintamente diferentes para duas estrelas muito similares - fotografias da vida do Sol em fases diferentes.

Gêmeas solares, análogas solares ou estrelas do tipo solar são categorias de estrelas classificadas de acordo com a sua semelhante com o nosso próprio Sol.

As gêmeas solares são as mais parecidas ao Sol, já que têm massas, temperaturas e abundâncias químicas muito similares.

As gêmeas solares são raras, mas as outras classes, onde as semelhanças são menores, são muito mais comuns.

Estudos anteriores indicaram que o conteúdo em lítio de uma estrela poderia ser igualmente afetado se a estrela possuísse planetas gigantes na sua órbita, embora estes resultados tenham sido contestados.

Ainda não é claro como é que o lítio é destruído nas estrelas, embora vários processos tenham sido propostos para transportar o lítio desde a superfície da estrela até às suas camadas mais profundas, onde será então destruído.

Se uma estrela contém menos elementos do que os que encontramos normalmente em corpos rochosos, esta é uma indicação de que possivelmente alberga planetas rochosos do tipo terrestre porque estes planetas capturam e trancam estes elementos quando se formam a partir do enorme disco que rodeia a estrela.

A sugestão de que a HIP 102152 pode abrigar tais planetas é reforçada pela monitorização da velocidade radial desta estrela com o espectrógrafo HARPS do ESO, que indica que no interior da zona habitável da estrela não existem planetas gigantes.

Este fato permitiria a existência de potenciais planetas do tipo terrestre em torno da HIP 102152; em sistemas com planetas gigantes próximo da estrela progenitora, as hipóteses de encontrar planetas do tipo terrestres são muito menores, já que estes pequenos corpos rochosos são perturbados e desfeitos por efeito da gravidade dos planetas gigantes.

Esta imagem segue a vida de uma estrela parecida ao Sol, desde o seu nascimento, à esquerda da figura, ao longo da sua evolução até chegar a uma gigante vermelha, à direita.

À esquerda, vemos a estrela como uma protoestrela, embebida num disco de poeira à medida que se forma. Mais tarde torna-se uma estrela como o nosso Sol.

Depois de passar a maior parte da sua vida nesta fase, a estrela começa gradualmente a aquecer, expandindo-se e tornando-se mais vermelha até se transformar numa gigante vermelha.

Esta animação 3D mostra a vida de uma estrela parecida ao Sol, desde o seu nascimento, à esquerda da figura, ao longo da sua evolução até chegar a uma gigante vermelha, à direita.

À esquerda, vemos a estrela como uma protoestrela, embebida num disco de poeira à medida que se forma. Mais tarde torna-se uma estrela como o nosso Sol.

Depois de passar a maior parte da sua vida nesta fase, a estrela começa gradualmente a aquecer, expandindo-se e tornando-se mais vermelha até se transformar numa gigante vermelha.

Depois desta fase, a estrela lançará as suas camadas exteriores para o espaço que a circunda, formando um objeto conhecido como uma nebulosa planetária, enquanto o núcleo da estrela propriamente dita arrefece, dando origem a um resto pequeno e denso chamado anã branca.

Estão assinalados na escala cronológica os locais onde o nosso Sol e as gêmeas solares 18 Sco e HIP 102152 se encontram neste ciclo de vida.

O Sol tem 4,6 bilhões de anos e a 18 Sco tem 2,9 bilhões de anos, enquanto a gêmea solar mais velha tem cerca de 8,2 bilhões de anos - a estrela deste tipo mais velha identificada até hoje.
Ao estudar a HIP 102152, podemos ter uma ideia de como será o futuro do nosso Sol.

Esta animação é meramente ilustrativa; as idades, tamanhos e cores são aproximadas (não estão em escala).

Na fase de protoestrela, situada no lado esquerdo da imagem, o objeto pode ser cerca de 2000 vezes maior que o Sol, enquanto que na fase de gigante vermelha, no lado direito da imagem, a estrela pode ser algumas centenas de vezes maior que o Sol.

Este vídeo faz um zoom na direção da gêmea solar HIP 102152, na constelação do Capricórnio.
Situada a 250 anos-luz de distância da Terra, a HIP 102152 é mais parecida com o Sol do que qualquer outra gêmea solar - tirando o fato de ser quase quatro bilhões de anos mais velha, o que nos dá a oportunidade sem precedentes de estudar como é que o Sol será quando envelhecer.

É a gêmea solar mais velha identificada até hoje, e foi estudada por uma equipe internacional liderada por astrônomos no Brasil, com o auxílio do Very Large Telescope do ESO.

Este trabalho foi descrito no artigo científico “High precision abundances of the old solar twin HIP 102152: insights on Li depletion from the oldest Sun”, de TalaWanda Monroe et al., que será publicado na revista especializada Astrophysical Journal Letters.

A equipe é composta por TalaWanda R. Monroe, Jorge Meléndez (Universidade de São Paulo, Brasil [USP]), Iván Ramírez (The University of Texas at Austin, USA), David Yong (Australian National University, Australia [ANU]), Maria Bergemann (Instituto Max Planck de Astrofísica, Alemanha), Martin Asplund (ANU), Jacob Bean, Megan Bedell (University of Chicago, EUA), Marcelo Tucci Maia (USP), Karin Lind (University of Cambridge, RU), Alan Alves-Brito, Luca Casagrande (ANU), Matthieu Castro, José-Dias do Nascimento (Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Brasil), Michael Bazot (Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugal) e Fabrício C. Freitas (USP).

Fonte: ESO