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Jornal da USP online

Como será nosso Sol amanhã

Publicado em 09 setembro 2013

Por Sylvia Miguel

A gêmea solar mais antiga acaba de ser identificada por uma equipe internacional liderada por astrônomos da USP. A descoberta é uma oportunidade sem precedentes de ver como será o Sol ao envelhecer. Além disso, traz novas pistas para solucionar o “mistério do lítio”, estabelecendo forte correlação entre os níveis de lítio existentes nas estrelas e a sua idade. Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) – o mais avançado telescópio para observações do Universo frio, localizado no deserto do Atacama, no Chile, e pertencente ao Observatório Europeu do Sul (ESO, na sigla em inglês) –, o grupo estimou em 8,2 bilhões de anos a idade da HIP 102152, em comparação aos 4,6 bilhões de anos de idade do nosso Sol.

Situada na Constelação de Capricórnio, a 250 anos-luz de distância da Terra, a estrela poderá ganhar um nome “bem brasileiro”. Como esse tipo de astro ganha códigos adotados em catálogos internacionais, seu nome extra-oficial deverá ser dado pelo vencedor de uma competição promovida pelo Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP. O regulamento do concurso cultural “Conte a história do gêmeo do Sol!” está no site do IAG, pelo link www.iag.usp.br/astronomia/gemeosolar.

As novas observações sugerem que a HIP 102152 possui planetas rochosos do tipo terrestre em sua órbita. Com isso, os cientistas acreditam estar no caminho certo de não apenas descobrir os mecanismos de destruição do lítio, mas de encontrar planetas similares à Terra.

“De uma forma mais global, as descobertas influenciam não apenas os estudos das estrelas, mas também dos planetas. De alguma forma, isso coloca os astrônomos dessa área um pouco mais perto de realizar o sonho de descobrir um gêmeo da nossa Terra”, disse ao Jornal da USP o professor do IAG Jorge Luis Meléndez Moreno, líder da equipe de 16 astrônomos e coautor do artigo científico que descreve os resultados da descoberta.
O trabalho, divulgado numa entrevista coletiva realizada no auditório do IAG no dia 28 de agosto, está disponível na versão on-line da revista Astrophysical Journal Letters. Parte da investigação ocorreu durante o doutorado da norte-americana TalaWanda Rose Monroe, iniciado em 2011 no IAG, que contou com orientação do professor Melendez e apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).
No total, quatro astrônomos da USP, dois da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) e dez estrangeiros – de países como Estados Unidos, Austrália, Alemanha, Reino Unido e Portugal – participaram das observações.

A HIP 102152 pode ser vista até mesmo por um telescópio amador e já era conhecida pela astronomia. No IAG, Melendez, um astrofísico peruano radicado no Brasil, vem se dedicando aos estudos dessa estrela desde 2005. Sua equipe é considerada a mais ativa e a maior nesse tipo de pesquisa. É também a única a utilizar amostras amplas. O grupo atualmente observa 66 estrelas de tipo solar, afirma o professor, e desde 2011 vem trabalhando na busca de planetas rochosos que orbitam esses astros.

Para esse trabalho foram utilizadas 44 noites de observação, feitas em dois telescópios: o VLT, com espelho de 8 metros de diâmetro, e o telescópio de La Silla, com 3,6 metros de diâmetro, ambos do ESO e localizados no Chile. O espectrógrafo Harps, do telescópio de La Silla, foi utilizado na busca por planetas na órbita da HIP 102152. A finalização desse projeto de pesquisa está prevista para 2015, quando a equipe terá concluído 88 noites de observação.

A primeira gêmea solar descoberta foi a 18 Scorpii, em 1997. Essa estrela também foi observada pela equipe de Melendez nesse estudo, que a datou em aproximadamente 2,9 bilhões de anos de idade.

As gêmeas solares são assim denominadas por sua similaridade ao Sol no que diz respeito a massa, gravidade, temperatura e composição química. Atualmente são raras essas estrelas porque os critérios atuais da astronomia para determinar gêmeas é muito estrito.

Mistério desvendado – Através do espectrógrafo Uves, instalado no VLT, os cientistas puderam estudar em detalhes a composição química e outras propriedades dessas duas estrelas, a HIP 102152 e a 18 Scorpii. Com os dados, conseguiram solucionar um mistério na teoria clássica da evolução estelar, chegando à idade aproximada delas. A espectroscopia é uma técnica que mede o comprimento de ondas de luz.

Há 60 anos, os astrônomos observam que algumas estrelas possuem menos lítio que outras. A ciência já apontou o fato das gêmeas solares mais jovens possuírem uma quantidade de lítio significativamente maior que a do Sol. Mas até o momento não havia sido demonstrada a correlação existente entre a idade e a quantidade de lítio. A partir da comparação dos dados dessas duas estrelas e o Sol, ficou clara a correlação entre o teor de lítio e a idade dessas estrelas.

O lítio, assim como o hidrogênio e o hélio, foi criado durante o Big-Bang. Outros elementos químicos mais pesados como o carbono, oxigênio, ferro e magnésio surgiram no interior das estrelas através de diferentes tipos de fusão nuclear.

Os meteoritos foram os primeiros corpos a serem formados no sistema solar, e pelo estudo da sua composição química é possível saber do que era formada a nuvem que originou nosso sistema solar. Assim, pelo estudo dos meteoritos, a ciência sabe hoje que o Sol possui apenas 1% do lítio original, ou 160 vezes menos lítio em relação ao momento em que se formou nosso sistema solar. Ou seja, quase todos os elementos químicos coincidem, exceto o lítio.

Segundo TalaWanda, a autora principal do artigo, a descoberta de que a HIP 102152 possui níveis muito baixos de lítio estabelece pela primeira vez uma correlação clara com a idade, ou seja, que as gêmeas mais velhas têm efetivamente menos lítio do que o nosso Sol e menos ainda que as estrelas solares mais jovens. “Podemos agora ter a certeza que as estrelas, à medida que envelhecem, destroem de algum modo seu lítio”, afirma.

Já existem diversas teorias sobre os prováveis processos de transporte do lítio da camada mais superficial para o interior da estrela, onde ocorrem as fusões nucleares que entre outras coisas permitem a destruição desse elemento. Os estudos liderados por Melendez não permitem estabelecer ainda qual processo exato destrói o lítio, mas dão sinais de possíveis mecanismos físicos que permitem a esse elemento alcançar as camadas mais internas onde, afinal, será destruído.

Gêmeas terrestres – As estrelas do tipo solar normalmente apresentam uma deficiência de certos elementos que são abundantes em corpos rochosos como a Terra e os meteoritos, por exemplo. Para os cientistas, esta é uma indicação de que possivelmente os elementos que faltam a essas estrelas foram capturados e incorporados aos planetas rochosos quando se formaram a partir do enorme disco que rodeia a estrela.
Portanto, o fato de a HIP 102152 apresentar características similares às do Sol pode significar que ela hospeda planetas do tipo terrestre. Porém, nenhum planeta desse tipo foi ainda encontrado na zona habitável dessa estrela.  Da mesma forma, não foram encontrados planetas gigantes orbitando a zona habitável daquela estrela. Tal fato apenas reforça a possibilidade de que um planeta semelhante à Terra possa de fato estar lá, pois um planeta gigante na zona habitável da estrela desestabilizaria a órbita de planetas rochosos menores.

Porém, ainda não é possível identificar planetas rochosos com massa tão pequena como a da Terra usando os atuais equipamentos existentes. É possível, contudo, que os estudos da equipe consigam até 2015 detectar superterras, ou planetas com massa cinco ou 10 vezes maior que a do nosso planeta.

Segundo Melendez, os gêmeos terrestres poderão ser observados no futuro com o auxílio dos novos observatórios que estão sendo desenvolvidos pelo ESO, e o Brasil poderá ter um papel importante nessas descobertas, caso seja aprovada pelo Congresso Nacional a entrada do País como membro efetivo do ESO.

“Uma vantagem óbvia da adesão do Brasil é garantir aos nossos cientistas tempo de observação nos instrumentos do ESO. Representará uma mudança de patamar na astronomia brasileira e possibilitará uma oportunidade única para a indústria e o desenvolvimento tecnológico nacional”, disse a professora Beatriz Barbuy, do IAG, em entrevista ao Jornal da USP, em janeiro de 2013 (disponível emhttp://espaber.uspnet.usp.br/jorusp/?p=27131). Na matéria, a professora defende a entrada do Brasil no consórcio europeu.

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a pesquisa em astronomia e é o observatório astronômico mais produtivo do mundo. Trata-se de um consórcio intergovernamental europeu com 14 membros. O Brasil poderá se tornar seu 15º membro, primeiro da América do Sul.
O País já anunciou sua intenção de entrar no consórcio, mas a adesão como membro precisa primeiro ser aprovada pelo Congresso Nacional. O acordo de adesão do Brasil ao ESO foi assinado em 29 de dezembro de 2010. A taxa de adesão ao ESO custaria ao País algo em torno de 130 milhões de euros diluídos em 10 anos, segundo o potiguar Claudio Melo, diretor cientifico do ESO no Chile.

Além da taxa de adesão pela infraestrutura já existente, haveria uma contribuição anual, calculada em função do Produto Interno Bruto (PIB) de cada país. Estima-se que, depois de 2020, o Brasil deverá contribuir com 22 milhões de euros por ano, assumindo um crescimento anual do PIB de 4% ao ano.
O projeto de lei está sendo avaliado por uma das quatro comissões pela qual deverá passar na Câmara dos Deputados e deverá também ser avaliado e aprovado por outras três comissões do Senado, antes de ser levado para a sanção presidencial.

“Os resultados que temos alcançado demonstram que a comunidade astronômica brasileira possui níveis acadêmicos e científicos suficientes para usufruir da melhor maneira dos equipamentos do ESO”, disse Melendez durante a coletiva de imprensa.