Daqui a 5 bilhões de anos, o Sol ficará sem hidrogênio em seu núcleo e se transformará em uma gigante vermelha que vai devorar os planetas de nosso sistema solar, como Mercúrio e Vênus - e possivelmente, a Terra.
Esse processo, chamado de engolfamento planetário, é considerado um destino relativamente comum para sistemas planetários, mas ainda é pouco compreendido.
Um novo estudo usando simulações hidrodinâmicas examinou as forças que atuam em um planeta quando uma estrela em expansão o engole, revelando as várias interações possíveis de um corpo subestelar de um planeta ou anã marrom.
Dependendo do tamanho do objeto engolido e do estágio de evolução de uma estrela, o gás quente no envelope externo de uma estrela parecida com o Sol pode levar a uma série de resultados, dizem os pesquisadores.
O autor principal da pesquisa, Ricardo Yarza, da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, nos Estados Unidos, apresentou as novas descobertas na 240ª reunião da American Astronomical Society. "As estrelas evoluídas podem ser centenas ou até milhares de vezes maiores que seus planetas. Essa disparidade de escalas dificulta a realização de simulações que modelam com precisão os processos físicos que ocorrem em cada escala", explicou Yarza.
"Em vez disso, simulamos uma pequena seção da estrela centrada no planeta para entender o fluxo ao redor do planeta e medir as forças de arrasto que atuam sobre ele", completou. A nova pesquisa pode ajudar a explicar as observações recentes de planetas e anãs marrons à medida que orbitam remanescentes estelares, como anãs brancas e subanãs.
Estudos anteriores sugeriram que esses sistemas podem ser o resultado de processos de engolfamento planetário que envolvem o encolhimento da órbita do corpo engolfado e a ejeção das camadas externas da estrela. "Conforme o planeta viaja dentro da estrela, as forças de arrasto transferem energia do planeta para a estrela, e o envelope estelar pode se desvincular se a energia transferida exceder sua energia de ligação", explicou Yarza.
Yarza e a equipe calculam que nenhum corpo subestelar menor que cerca de 100 vezes a massa de Júpiter pode ejetar o envelope de uma estrela parecida com o Sol antes que ela se expanda para cerca de 10 vezes o raio do Sol. Em estágios posteriores da evolução e expansão estelar, no entanto, o envelope estelar pode ser ejetado por um objeto tão pequeno quanto 10 vezes a massa de Júpiter, encolhendo sua órbita em várias ordens de magnitude no processo.
O estudo também descobriu que o engolfamento planetário pode aumentar a luminosidade de uma estrela parecida com o Sol em várias ordens de magnitude por até vários milhares de anos, dependendo da massa do objeto engolfado e do estágio evolutivo da estrela. A equipe afirma que essas descobertas podem ser incorporadas em trabalhos futuros que explorem o efeito do engolfamento na estrutura da estrela.
"Nosso trabalho pode informar simulações de engolfamento planetário na escala da estrela, fornecendo uma imagem de referência precisa da física na escala do planeta", afirma Yarza. Segundo Yarza, sistemas planetários variados foram identificados por programas de busca de exoplanetas. À medida que esses sistemas evoluem, muitos provavelmente sofrerão engolfamento planetário. "Acreditamos que é relativamente comum", disse ele.
Um artigo sobre essas descobertas foi submetido ao Astrophysical Journal para publicação e está disponível para leitura on-line. Os autores seniores do artigo são Enrico Ramirez-Ruiz, professor de astronomia e astrofísica, e Dongwook Lee, professor associado de matemática aplicada, ambos na UC Santa Cruz.