O que parecia ser um planeta foi na verdade uma enorme colisão espacial

No entanto, os astrónomos identificaram agora evidências de duas enormes colisões em torno de uma estrela próxima chamada Fomalhaut, todas no espaço de apenas 20 anos. A descoberta sugere um extraordinário golpe de sorte ou que impactos massivos podem acontecer com mais frequência durante a formação do planeta do que os cientistas acreditavam anteriormente.

Os dois eventos – observados pela primeira vez em 2004 e novamente em 2023 – representam a primeira vez que os astrónomos obtiveram imagens diretas de colisões entre grandes objetos num sistema planetário além do nosso.

Capturando as consequências de um impacto cósmico

“Acabamos de testemunhar a colisão de dois planetesimais e a nuvem de poeira que é expelida desse evento violento, que começa a refletir a luz da estrela hospedeira,” disse Paul Kalas, professor adjunto de astronomia na Universidade da Califórnia, Berkeley, e autor principal do estudo. “Não vemos diretamente os dois objetos que colidiram, mas podemos identificar as consequências deste enorme impacto”.

Ao longo de dezenas de milhares de anos, explicou Kalas, a região em torno de Fomalhaut pareceria estar repleta de detritos brilhantes, “brilhantes com estas colisões” – semelhantes às luzes cintilantes das férias.

Uma jovem estrela que reflete o início do Sistema Solar

Kalas começou a estudar Fomalhaut em 1993 enquanto procurava discos de poeira que permaneceram após a formação do planeta. Localizado a apenas 25 anos-luz da Terra, Fomalhaut é relativamente jovem – cerca de 440 milhões de anos – o que o torna um substituto útil para a aparência do sistema solar no início da sua história.

Usando o Telescópio Espacial Hubble (HST) da NASA, Kalas finalmente detectou um amplo disco de detritos ao redor da estrela. Em 2008, ele também relatou ter avistado um objeto brilhante perto do disco que parecia ser um planeta. Isto marcou a primeira vez que um exoplaneta foi fotografado diretamente em comprimentos de onda ópticos, e foi nomeado Fomalhaut b seguindo regras de nomenclatura padrão.

Esse aparente planeta desapareceu desde então. Os investigadores acreditam agora que o objeto não era um planeta, mas sim uma nuvem de poeira criada quando dois grandes corpos colidiram.

Quando as nuvens de poeira parecem planetas

“Este é um fenômeno novo, uma fonte pontual que aparece em um sistema planetário e depois desaparece lentamente ao longo de 10 anos ou mais”, disse Kalas. “Está disfarçado de planeta porque os planetas também se parecem com pequenos pontos orbitando estrelas próximas.”

Com base no brilho dos eventos de 2004 e 2023, os cientistas estimam que os corpos em colisão tinham pelo menos 60 quilómetros (37 milhas) de largura. Isso é mais de quatro vezes o tamanho do asteróide que atingiu a Terra há 66 milhões de anos e levou à extinção dos dinossauros. Objetos desta escala são conhecidos como planetesimais, semelhantes em tamanho a muitos asteróides e cometas do nosso sistema solar, mas muito menores que planetas anões como Plutão.

“Fomalhaut é muito mais jovem que o sistema solar, mas quando o nosso sistema solar tinha 440 milhões de anos, estava repleto de planetesimais que colidiam uns com os outros”, disse Kalas. “Esse é o período de tempo que estamos a observar, quando pequenos mundos estão a sofrer crateras com estas colisões violentas ou mesmo a ser destruídos e remontados em diferentes objetos. É como olhar para trás no tempo, num certo sentido, para aquele período violento do nosso sistema solar, quando tinha menos de mil milhões de anos.”

As novas descobertas foram descritas em um artigo programado para ser publicado on-line em 18 de dezembro na revista Ciência.

Um laboratório natural para estudar a formação planetária

“O sistema Fomalhaut é um laboratório natural para investigar como os planetesimais se comportam quando sofrem colisões, o que por sua vez nos diz de que são feitos e como se formaram”, disse Mark Wyatt, co-autor do estudo e professor de astronomia na Universidade de Cambridge, no Reino Unido. “O aspecto interessante desta observação é que nos permite estimar tanto o tamanho dos corpos em colisão como quantos deles existem no disco, informação que é quase impossível de obter por qualquer outro meio.”

Wyatt estima que cerca de 300 milhões de planetesimais de tamanho semelhante orbitam Fomalhaut. Observações anteriores também detetaram gás monóxido de carbono em torno da estrela, indicando que estes objetos são ricos em materiais voláteis e se assemelham muito aos cometas gelados encontrados no nosso Sistema Solar.

Nuvens de poeira disfarçadas de exoplanetas

Fomalhaut fica na constelação meridional de Piscis Austrinus e brilha com 16 vezes a luminosidade do nosso Sol, o que a torna uma das estrelas mais brilhantes visíveis da Terra. Quando Kalas começou a observar a estrela com o HST em 2004, descobriu um amplo anel de detritos localizado a 133 unidades astronómicas (UA) da estrela. Isto é mais de três vezes a distância do Cinturão de Kuiper ao Sol em nosso sistema solar. Uma UA é a distância média entre a Terra e o Sol, ou 93 milhões de milhas.

A borda interna bem definida do cinturão de detritos sugeria que planetas invisíveis poderiam estar moldando-o. Após outra observação do HST em 2006, Kalas concluiu que um objeto brilhante visível nas imagens de 2004 e 2006 era um planeta. Ele reconheceu na época que poderia ser uma nuvem de poeira criada por uma colisão, mas considerou essa explicação improvável.

As observações de acompanhamento do HST em 2010, 2012, 2013 e 2014 mudaram essa visão. Na imagem final, o objeto conhecido como Fomalhaut b havia desaparecido completamente.

Uma segunda colisão confirma a explicação

Nove anos depois, após várias tentativas malsucedidas de recriar a imagem do sistema, Kalas obteve uma nova imagem do HST mostrando outro ponto brilhante próximo ao local anterior. Esta fonte ficou conhecida como Fomalhaut cs1, abreviação de fonte circunstelar 1. Um segundo novo objeto, chamado Fomalhaut cs2, apareceu nas proximidades, mas sua posição descartou a possibilidade de que fosse o mesmo objeto reaparecendo. Como houve um intervalo de nove anos entre as imagens de 2014 e 2023, os astrónomos não conseguem dizer exatamente quando o CS2 se formou pela primeira vez.

Na sua nova análise, Kalas e a sua equipa internacional examinaram a imagem de 2023 juntamente com uma imagem de acompanhamento de qualidade inferior obtida em 2024. Concluíram que a luz só poderia ser explicada como a luz solar refletida numa nuvem de poeira criada por uma colisão entre dois planetesimais.

Kalas observou que, embora cs1 inicialmente se movesse de uma forma consistente com um planeta em órbita, a sua trajetória mais tarde curvou-se para fora. Esse comportamento corresponde ao que seria esperado de minúsculas partículas de poeira sendo empurradas pela pressão da luz das estrelas. O aparecimento do CS2 reforça a conclusão de que ambos os objetos eram nuvens de poeira, e não planetas.

Lições para futuras missões de exoplanetas

Kalas comparou a nuvem de detritos de Fomalhaut à pluma de material produzida em 2022, quando a missão DART (Double Asteroid Redirection Test) da NASA colidiu intencionalmente com a lua Dimorphos, que orbita o asteróide Didemos. A nuvem em torno de Fomalhaut, no entanto, é estimada em cerca de mil milhões de vezes maior.

Nos três anos seguintes, Kalas recebeu tempo de observação tanto com a câmera infravermelha próxima (NIRCam) do Telescópio Espacial James Webb quanto com o HST. O objetivo é monitorar como a nuvem de poeira muda ao longo do tempo, incluindo se ela se expande e como se move pelo sistema. A nuvem já é cerca de 30% mais brilhante que o Fomalhaut cs1, e as observações de agosto de 2025 confirmaram que o cs2 permanece visível.

Olhando para o futuro, Kalas pediu cautela enquanto os astrônomos se preparam para futuras missões destinadas a obter imagens diretas de exoplanetas.

“Essas colisões que produzem nuvens de poeira acontecem em todos os sistemas planetários”, disse ele. “Assim que começarmos a sondar estrelas com telescópios futuros sensíveis, como o Observatório de Mundos Habitáveis, que visa obter imagens diretas de um exoplaneta semelhante à Terra, teremos de ser cautelosos porque estes ténues pontos de luz que orbitam uma estrela podem não ser planetas.”

Outros coautores incluem o astrônomo pesquisador da UC Berkeley, Thomas Esposito; ex-alunos de pós-graduação da UC Berkeley Jason Wang, agora na Northwestern University em Illinois, e Michael Fitzgerald, agora na UCLA; Robert De Rosa, ex-bolsista de pós-doutorado da UC Berkeley, agora no Observatório Europeu do Sul no Chile; Maxwell Millar-Blanchaer da UC Santa Bárbara; Bin Ren, da Universidade de Xiamen, na China; Maximilian Sommer, da Universidade de Cambridge; e Grant Kennedy, da Universidade de Warwick, no Reino Unido. A pesquisa foi apoiada pela NASA (NAS5-26555, GO-HST-17139).