Planetas rochosos podem ser comuns: novo modelo mostra como supernovas fertilizam discos protoplanetários

Um modelo apresentado na revista Science Advances sugere que planetas rochosos semelhantes à Terra podem ser muito mais abundantes na Via Láctea do que se imaginava. A pesquisa, liderada pelo físico Ryo Sawada, da Universidade de Tóquio, descreve como a explosão de uma supernova próxima, mas não destrutiva, forneceu os ingredientes radioativos que aqueceram os blocos primordiais do Sistema Solar, gerando mundos secos e sólidos.

Quem são os autores e qual a motivação da investigação

O estudo foi conduzido por Ryo Sawada e colegas da Universidade de Tóquio, interessados em resolver uma contradição antiga: meteoritos guardam grande quantidade de radionuclídeos de vida curta, como o alumínio-26, mas modelos anteriores não conseguiam explicar como esses elementos chegaram ao disco protoplanetário sem danificá-lo. A equipe buscou um cenário que mantivesse o disco estável e ainda assim o enriquecesse com material radioativo suficiente para aquecer planetesimais e, consequentemente, favorecer a formação de planetas rochosos.

Formação inicial dos planetesimais e necessidade de calor

No modelo mais aceito hoje, corpos rochosos nascem pela aglutinação de planetesimais, misturas de gelo e pó que orbitam estrelas recém-nascidas. Para que esses objetos perdessem água e se tornassem secos, foi imprescindível um aporte extra de calor no primeiro momento do Sistema Solar. Esse aquecimento veio do decaimento de radionuclídeos de vida curta — principalmente alumínio-26 — capazes de liberar energia em escalas de tempo compatíveis com a consolidação de crostas rígidas.

Planetas rochosos e o papel dos radionuclídeos de vida curta

O alumínio-26 não só aquece, mas também controla a distribuição de água nos corpos em formação. Ao liberar calor internamente, o elemento provoca a evaporação de voláteis e determina se o planeta resultante será seco ou rico em líquidos. Dessa forma, a abundância de alumínio-26 serve como régua para estimar quantos mundos com características semelhantes às da Terra podem existir ao redor de estrelas do tipo solar.

Limitações dos modelos anteriores sobre supernovas

Durante décadas, os pesquisadores assumiram que uma única supernova teria injetado todo o alumínio-26 necessário diretamente no disco protoplanetário. Entretanto, cálculos mostravam que, para entregar a quantidade observada em meteoritos, a explosão teria de ocorrer tão perto — a poucos anos-luz — que sua onda de choque destruiria o próprio disco onde os planetas se formavam. A inconsistência levou a comunidade a buscar mecanismos alternativos que conservassem o disco e, ao mesmo tempo, justificassem as assinaturas químicas preservadas nos fragmentos de meteorito.

Mecanismo de imersão: supernova a 3,2 anos-luz e raios cósmicos

Para superar o impasse, Sawada elaborou o chamado “mecanismo de imersão”. O modelo posiciona uma supernova a cerca de 3,2 anos-luz do Sistema Solar primordial, distância considerada segura para não desintegrar o disco de gás e poeira. A explosão gerou uma onda de choque que acelerou prótons, transformando-os em raios cósmicos capazes de permanecer confinados por longos períodos ao redor do remanescente estelar.

De acordo com a simulação, houve duas vias de enriquecimento:

1. Injeção direta: parte dos radionuclídeos, como ferro-60, foi incorporada em grãos de poeira e arremessada para dentro do disco pela própria supernova.

2. Produção secundária: os raios cósmicos acelerados pela onda de choque colidiram com elementos estáveis presentes no disco, desencadeando reações nucleares que criaram novo alumínio-26. Esse processo complementou o aporte inicial sem exigir proximidade destrutiva.

Correspondência entre o modelo e os meteoritos

Quando executaram o mecanismo de imersão em computador, os autores compararam as quantidades simuladas de alumínio-26 e outros radionuclídeos com as proporções registradas em amostras de meteoritos. O resultado foi compatível dentro das incertezas experimentais, indicando que uma supernova relativamente próxima poderia, sim, fornecer o calor interno indispensável à secagem dos planetesimais, sem comprometer o disco.

Consequências para a prevalência de planetas rochosos na Via Láctea

Ao extrapolar os parâmetros do modelo, a equipe estimou que entre 10% e 50% das estrelas semelhantes ao Sol podem ter convivido com supernovas em distâncias equivalentes durante a fase de formação de seus discos. Isso implicaria em uma frequência potencialmente alta de discos enriquecidos em alumínio-26, favorecendo a geração de planetas rochosos pobres em água em larga escala pela galáxia.

Impacto na busca por habitabilidade e vida extraterrestre

Como o alumínio-26 influencia a quantidade de água retida em um planeta, compreender sua distribuição ajuda a refinar estratégias de procura por mundos habitáveis. Se discos enriquecidos forem comuns, pode haver um contingente significativo de planetas sólidos, com superfícies estáveis e, possivelmente, condições adequadas ao desenvolvimento de atmosferas moderadas. A identificação desses sistemas passa a ser prioridade em missões de observação que visam caracterizar exoplanetas terrestres.

Próximos passos propostos pela equipe

Os autores planejam estender o mecanismo de imersão a discos ao redor de estrelas de outras classes espectrais, analisando se supernovas com energias distintas produzem assinaturas químicas reconhecíveis à distância. Esses estudos futuros poderão indicar alvos observacionais onde telescópios de nova geração procurem traços de alumínio-26, relacionando-os diretamente à presença de planetas rochosos em potencial.