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Estrelas binárias propiciam vida em planetas de sua órbita

A energia combinada das estrelas ampliaria a região habitável do entorno

Mironov/Shutterstock
Ilustração de galáxia
Por Nola Taylor Redd e SPACE.com

Planetas orbitando sistemas estelares binários têm que lidar com os estresses de mais de uma estrela. Mas uma nova pesquisa revela que estrelas binárias próximas poderiam ser tão boas quanto estrelas únicas quando se trata de abrigar planetas habitáveis. Gêmeas de pouca massa poderiam ser as melhores hospedeiras, porque sua energia combinada estende a região habitável para além do que existiria ao redor de uma única estrela.

Depois de modelar uma variedade de sistemas binários, dois astrônomos determinaram que estrelas com 80% da massa do Sol, se próximas o suficiente, poderiam permitir condições ideais para abrigar planetas habitáveis.

“Potencialmente, a vida tem ainda mais chance de existir em sistemas binários do que em sistemas únicos”, contou Joni Clark, estudante de graduação da New Mexico State University à revista Astrobiology. Clark trabalhou com o astrofísico Paul Mason da University of Texasem El Paso.

Avançando os limites

Estrelas de pouca massa são de duas a três vezes mais comuns que o Sol. Há tantas delas que a probabilidade favorece chances maiores de abrigar planetas. Mas seu tamanho reduzido também significa que elas liberam mais radiação ultravioleta no início de suas vidas e ventos solares perigosos na zona habitável, duas coisas importantes em se tratando de manter um nicho para a existência da vida. Planetas devem ficar extremamente próximos de pequenas estrelas únicas para colher seus benefícios, uma posição que oferece vários desafios.

Esses planetas têm uma tendência maior a ficarem presos por forças gravitacionais de maré, com um lado permanentemente virado para seu sol, e a sofrer fortemente os efeitos de qualquer atividade estelar. 

Mas quando duas estrelas assim formam um par próximo, sua energia combinada estende a região habitável e a torna maior, minimizando algumas das ameaças enfrentadas por planetas que orbitam estrelas de pouca massa.

“Assim temos muito mais espaço para os planetas”, observou Clark.

Mas nem todo sistema binário funciona. Zonas habitáveis recebem os melhores efeitos quando as estrelas de pouca massa estão próximas, circundando uma à outra a cada dez dias ou menos. Todos os tipos de radiação provenientes de duas estrelas tão próximas seriam mais consistentes, e os planetas que as orbitam se pareceriam com um planeta orbitando uma estrela única.

Mas quando as estrelas estão distantes, é mais provável que a órbita do planeta seja instável, já que ele está sujeita ao arrasto gravitacional com mais intensidade, primeiro de uma estrela e depois da outra. Quando as estrelas ficam separadas, planetas em órbita passariam por mudanças significativas de temperatura. Com uma distância grande o suficiente, planetas só orbitariam uma estrela, com a possibilidade de ocasionalmente entrarem na zona de perigo da outra.

“Há muitas regiões ao redor de sistemas binários em que uma órbita estável simplesmente não é possível”, explica Stephen Kane, do Instituto de Tecnologia da Califórnia. Kane, que estuda as zonas habitáveis de planetas que orbitam estrelas binárias, não envolvidoeu na pesquisa de Clark e Mason.

Condições de vida

As condições de vida nos planetas variariam com base na cobertura de nuvens, que poderia ajudar a isolar o planeta e a protegê-lo da radiação ultravioleta. Essa cobertura de nuvens poderia ajudar a proteger o planeta das mudanças que ele sofreria quando sua órbita o levasse primeiro para perto de uma estrela, e depois da outra.

“A variação da temperatura na superfície do planeta dependeria das propriedades da atmosfera e de sua capacidade de absorver esse fluxo e variação de temperatura”, explicou Kane.

Clark e Mason simularam vários sistemas binários próximos, calculando as temperaturas e radiação que poderiam existir para planetas em órbita durante a vida da estrela. Eles apresentaram seus resultados na reunião da American Astronomical Societyem janeiro. Depoisde levar em conta a cobertura de nuvens e o fluxo das estrelas, eles determinaram que as situações mais estáveis viriam de gêmeas binárias, estrelas com aproximadamente a mesma massa. Dessas, um par de estrelas com 80% da massa do Sol atingiria o que Clark chamou de “ponto ideal”, ainda que vários tipos de gêmeas e outras combinações especiais também funcionassem bem.

No caso de estrelas gêmeas próximas, “como elas têm massas semelhantes e estão tão próximas, é muito provável que tenham nascido ao mesmo tempo”, compara Clark

Essas estrelas teriam tempos de vida semelhantes, extinguindo-se aproximadamente ao mesmo tempo, mas com uma zona habitável 40% mais longa que suas contrapartes solitárias. No caso de estrelas de pouca massa, esses períodos poderiam superar em muito o tempo de vida do Sol, durando até 20 bilhões de anos.

“Outros grupos recentemente mostraram que planetas próximos de estrelas de qualquer tipo sofrem perda de água, como Vênus, e erosão atmosférica, principalmente no início da vida da estrela. Esses efeitos podem ocorrer mesmo em planetas que contam com a proteção de um campo magnético”, observa Mason. “A beleza de binárias próximas é que suas zonas habitáveis ficam muito distantes”.

Sistema Tatooine

Kepler-47 fornece um sistema diferente com propriedades fascinantes. Em vez de gêmeas, o famoso sistema “Tatooine” contém uma estrela tão massiva quanto o Sol, e outra com apenas um terço desse tamanho. Um único planeta orbita a zona habitável, apesar de ser massivo demais para ser considerado um bom candidato para a vida. Eventualmente, a estrela maior terá o mesmo destino de nosso Sol, expandindo-se até se tornar uma gigante vermelha massiva e mudando a chance de sobrevivência de planetas que orbitam o par. A estrela menor continuaria vivendo, mas isso é pouco confortante para os planetas que sofreram mudanças em suas regiões habitáveis. Mesmo assim, durante o tempo de vida da estrela mais massiva, a estrela menor forneceria luz e calor extras que poderia ser um bônus para a vida em potencial.  

De acordo com Clark e Mason, como estrelas de pouca massa são tão frequentes, e como a maioria das estrelas da galáxia fica em pares binários, as chances de encontrar binárias próximas de pouca massa é alta. Eles avisam que ainda não encontraram os números exatos, mas Mason acredita que esses sistemas “não sejam incomuns de maneira nenhuma”, e pode haver tantos pareamentos assim quanto há estrelas únicas como o Sol. 

“Posso imaginar que uma binária com 0,8 massas solares, com uma separação de menos de um décimo de uma unidade astronômica [a distância da Terra até o Sol], teria muitas possibilidades de órbitas estáveis dentro da zona habitável”, conclui Kane.