As estrelas com planetas ao redor têm 10 vezes menos concentração de líitio em sua superfície que as similares (em massa e idade) sem sistemas planetários, concluíram astrônomos do Instituto de Astrofísica das Canárias e seus colegas do equipamento de Michel Mayor, o pioneiro descobridor de planetas extrassolares.
O achado tem duas vertentes importantes. Por um lado, explica a misteriosa escassez deste elemento, que se havia notado no Sol (embora desconhecendo-se a causa) e por outro lado proporciona um novo critério que facilita a detecção de planetas extrassolares.
Acredita-se que o lítio formou-se, na maior parte, logo após o Big Bang, e todas as estrelas nascen com a mesma quantidade do elemento.
"Durante quase 10 anos vimos tentando saber o que distingue as estrelas com sistemas planetários de suas primas estéreis", diz Garik Israelian, do IAC, autor principal do trabalho publicado na revista Nature. "Temos notado que a quantidade de lítio em estrelas similares ao Sol depende de terem ou não planetas".
A conclusão se baseia na análise de 500 estrelas, entre elas 70 ao redor das quais se sabe da exitência de planetas. A maior parte destas estrelas foram observadas durante vários anos com o espectrógrafo HARPS do telescópio de 3,6 metros do Observatorio Europeu Austral (ESO) e com o Telescopio Nazionale Galileo, na ilha espanhola de La Palma. "Esta é a melhor mostra disponível até agora para comprender o que torna únicas as estrelas com planetas", observa Mayor.
As similares ao Sol estudadas que têm sistemas planetários contêm menos de 1% do lítio que têm as estrelas recém nascidas. O Sol tem 140 vezes menos. "Como nosso Sol, estas estrelas têm sido muito eficientes em destruir o lítio que herdaram ao nascer", explica Nuno Santos, membro da equipe.
Ao contrário do que ocorre com outros elementos mais leves que o ferro, os núcleos leves de lítio, berílio e boro não são produzidos em quantidades significativas dentro das estrelas. Inversamente, acredita-se que o lítio, composto de somente três prótons e quatro nêutrons, foi criado na maior parte logo depois do Big Bang, a explosão primordial que ocorreu há 13,7 bilhões de anos. As estrelas têm, portanto, a mesma quantidade de lítio ao nascer, e logo o vão destruindo a velocidades diferentes, conforme suas características.
Uma vez estabelecida a relação entre a escassez de lítio e os planetas, falta descobrir o mecanismo físico. "Existem várias formas com que um planeta pode modificar os movimentos internos da matéria em sua estrela, e assim, redistribuir os diferentes elementos químicos, e possivelmente causar a destruição do lítio - ao levá-lo para zonas de maior temperatura. Com a palavra, agora, os teóricos", conclui Mayor.
Seja como for, avisam os pesquisadores, o indicador do lítio só funciona para estrelas similares ao Sol quanto ao tamanho -um raio de uns 700.000 quilômetros - e composição, com temperatura similar e uma história parecida. "É assim por uma simples questão física relacionada à estrutura da estrela: nas estrelas massivas, maiores que o Sol, a zona convectiva é menos profunda e o lítio não chega à zona mais interna, de temperatura o suficientemente elevada para destruí-lo. Nas estrelas pequenas, por outro lado, a zona convectiva é maior e todo o lítio se destrói muito rápido", explica Rafael Rebolo, membro da equipe espanhola.
A grande procura
Calcula-se que, de cada 1.000 estrelas similares ao Sol, só 10% têm sistema planetário. A procura por estes planetas é um processo longo e tedioso, que pode levar meses ou anos.
No início de sua vida, uma estrela similar ao Sol contém aproximadamente 75% de hidrogênio e 23% de hélio. Os 2% restantes correspondem a outros elementos, como o lítio, um elemento frágil, que se destrói com poucos milhões de graus, uma temperatura fácil de alcançar no interior do plasma estelar. Há tempos se sabia que era o único elemento cujo comportamento não era uniforme em todas as estrelas, e que em estrelas similares ao Sol começa a esgotar-se desde o momento de seu nascimento.
Las estrellas con planetas alrededor tienen 10 veces menos concentración de litio en su superficie que las similares (en masa y edad) sin sistemas planetarios, han hallado astrónomos del Instituto de Astrofísica de Canarias y sus colegas del equipo de Michel Mayor, el pionero en el descubrimiento de planetas extrasolares. Este hallazgo tiene dos vertientes importantes.
Por un lado, da una explicación a la misteriosa escasez de este elemento que se había advertido en el Sol (aunque sigue sin conocerse su causa) y por otro lado proporciona un nuevo criterio que facilita la detección de planetas extrasolares.Se cree que el litio se produjo en su mayor parte justo después del Big Bang y todas las estrellas nacen con la misma cantidad.
"Durante casi 10 años hemos intentado saber qué distingue a las estrellas con sistemas planetarios de sus primas estériles", ha explicado Garik Israelian, del IAC, autor principal del trabajo que publica la revista Nature. "Hemos encontrado que la cantidad de litio en estrellas similares al Sol depende de si poseen o no planetas".
La conclusión se basa en el análisis de 500 estrellas, entre ellas 70 alrededor de las cuales se conocen planetas. La mayor parte de estas estrellas fueron observadas durante varios años con el espectrógrafo HARPS del telescopio de 3,6 metros del Observatorio Europeo Austral (ESO) y con el Telescopio Nazionale Galileo, en la isla de La Palma. "Esta es la mejor muestra disponible hasta ahora para comprender lo que hace únicas a las estrellas con planetas", señala Mayor.
Las similares al Sol estudiadas que tienen sistemas planetarios han resultado tener menos del 1% del litio que tienen las estrellas recién nacidas. El Sol tiene 140 veces menos. "Como nuestro Sol, estas estrellas han sido muy eficientes en destruir el litio que heredaron en su nacimiento", explica Nuno Santos, miembro del equipo.
Al contrario de lo que sucede con otros elementos más ligeros que el hierro, los núcleos ligeros de litio, berilio y boro no se producen en cantidades significativas dentro de las estrellas. Por el contrario, se cree que el litio, compuesto de sólo tres protones y cuatro neutrones, se produjo en su mayor parte justo después del Big Bang, la explosión primordial que tuvo lugar hace 13.700 millones de años. Las estrellas tienen, por tanto, la misma cantidad de litio al nacer, y luego se va destruyendo a un ritmo distinto según sus características.
Una vez establecida la relación entre la escasez de litio y los planetas, queda por descifrar el mecanismo físico. "Existen varias posibles formas en que un planeta puede cambiar los movimientos internos de la materia en su estrella, y así redistribuir los diversos elementos químicos y posiblemente causar la destrucción del litio -al llegar éste a zonas con mayor temperatura. Los teóricos son los que tienen la palabra ahora", concluye Mayor.
En cualquier caso, advierten los investigadores, el indicador del litio sólo funciona para estrellas similares al Sol en cuanto a tamaño -un radio de unos 700.000 kilómetros- y composición, con temperatura similar y una historia parecida. "Ocurre así por una simple cuestión física relacionada con la estructura de la estrella: en las estrellas masivas, más grandes que el Sol, la zona convectiva es menos profunda y el litio no llega a la zona más interna, de temperatura lo suficientemente elevada como para destruirlo. En las estrellas pequeñas, sin embargo, la zona convectiva tiene más tamaño y todo el litio se destruye muy rápido", explica Rafael Rebolo, miembro del equipo español.
Se calcula que de cada 1.000 estrellas similares al Sol, sólo un 10% tiene un sistema planetario. La búsqueda de estos planetas es un proceso largo y tedioso que puede llevar meses o incluso años.
Al comienzo de su vida, una estrella similar al Sol contiene aproximadamente un 75% de hidrógeno y un 23% de helio. El 2% restante corresponde a otros elementos, entre ellos el litio, un elemento frágil que se destruye a pocos millones de grados, una temperatura fácil de alcanzar en el interior del plasma estelar.
Desde hacía tiempo se sabía que era el único elemento cuyo comportamiento no era uniforme en todas las estrellas y que en estrellas similares al Sol comienza a agotarse desde el mismo momento de su nacimiento.
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