Identificada a estrela gémea do Sol mais velha conhecida até à data

Uma equipa internacional liderada por astrónomos no Brasil utilizou o Very Large Telescope do ESO para identificar e estudar a estrela gémea 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 – se exceptuarmos o facto de ser cerca de quatro mil milhões de anos mais velha.
Esta, mais velha mas quase idêntica, gémea 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.

O ciclo de vida de uma estrela parecida com o Sol.
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. A seguir a esta 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 no friso cronológico os locais onde o nosso Sol e as gémeas solares 18 Sco e HIP 102152 se encontram neste ciclo de vida. O Sol tem 4,6 mil milhões de anos e a 18 Sco tem 2,9 mil milhões de anos, enquanto a gémea solar mais velha tem cerca de 8,2 milhões de anos – a gémea solar mais velha identificada até à data. Ao estudar a HIP 102152, podemos ter uma ideia de como será o futuro do nosso Sol.
Esta imagem é meramente ilustrativa; as idades, tamanhos e cores são aproximadas (não estão à 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 100 vezes maior que o Sol.
Crédito: ESO/M. Kornmesser

Os astrónomos apenas observam o Sol com o auxílio de telescópios desde há 400 anos – uma pequeníssima fracção da idade do Sol, o qual tem mais de quatro mil milhões 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 exactamente iguais à nossa, mas que estejam em diferentes fases da sua vida. Agora os astrónomos conseguiram identificar uma estrela que é essencialmente uma gémea idêntica do nosso Sol, mas 4 mil milhões de anos mais velha – é quase como ver uma versão real do paradoxo dos gémeos em acção.

Jorge Melendez (Universidade de São Paulo, Brasil), o líder da equipa e co-autor do novo artigo científico que descreve os resultados, explica: “Há décadas que os astrónomos procuram estrelas gémeas do Sol, de modo a conhecer melhor a nossa própria estrela, dadora de vida. 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 gémeas solares com extrema precisão, e saber se o Sol é especial.”

A equipa estudou duas gémeas 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 equipa 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.
Gémeas 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 gémeas solares são as mais parecidas ao Sol, já que têm massas, temperaturas e abundâncias químicas muito similares. As gémeas solares são raras, mas as outras classes, onde as semelhanças são menores, são muito mais comuns.

Descobriu-se que a HIP 102152, situada na constelação do Capricórnio, é a gémea solar mais velha conhecida até à data. Estima-se que tenha 8,2 mil milhões de anos de idade, comparada com os 4,6 mil milhões 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 mil milhões de anos de idade.

Estudar a HIP 102152, estrela velha gémea do Sol, permite aos cientistas prever o que pode acontecer ao nosso próprio Sol quando chegar a essa idade. A equipa fez já uma descoberta importante. “Uma das coisas que queríamos saber era se o Sol terá uma composição química típica,” diz Melenez. “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 hidrogénio e o hélio. Os astrónomos 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 gémeas do Sol mais novas, apontava para o facto 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), o autor 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 gémeas solares mais velhas têm efectivamente menos lítio do que o nosso Sol ou estrelas gémeas 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 gémeas 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.
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 albergar 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 facto 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.

Este é um artigo do ESO.