Os sistemas estelares jovens são ambientes caóticos onde as rochas espaciais colidem constantemente. Asteróides, cometas e corpos maiores colidem uns com os outros, às vezes unindo-se e transformando lentamente nuvens de poeira e gelo em planetas e luas. Embora pequenos impactos sejam comuns, acredita-se que as maiores colisões sejam extremamente raras durante as centenas de milhões de anos que um sistema planetário leva para se formar completamente – talvez ocorrendo apenas uma vez a cada 100.000 anos.
No entanto, os astrónomos encontraram evidências de duas colisões massivas em torno de uma estrela próxima chamada Fomalhaut, todas em apenas 20 anos. A descoberta sugere extrema sorte ou que impactos massivos podem ocorrer com mais frequência durante a formação do planeta do que os cientistas pensavam anteriormente.
Os dois eventos – primeiro em 2004 e novamente em 2023 – representam a primeira vez que os astrónomos detectaram diretamente colisões entre grandes objetos num sistema planetário fora do nosso.
Sentindo os efeitos de um impacto cósmico
“Acabamos de testemunhar a colisão de dois planetesimais e uma nuvem de poeira ejetada deste evento violento que começa a refletir a luz da estrela hospedeira”, disse Paul Kalas, professor adjunto de astronomia na Universidade da Califórnia, Berkeley e principal autor do estudo. “Não podemos ver diretamente os dois objetos colidindo, mas podemos ver os efeitos deste enorme impacto”.
Durante dezenas de milhares de anos, explicou Kalas, a região em torno de Fomalhaut parecerá repleta de detritos brilhantes, “brilhando com estas colisões” – como luzes cintilantes de férias.
Uma jovem estrela representando o início do sistema solar
Colossus começou a estudar Fomalhaut em 1993 enquanto procurava discos de poeira que sobraram da 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 indicador útil de como era o Sistema Solar no início da sua história.
Usando o Telescópio Espacial Hubble (HST) da NASA, Kalas finalmente descobriu um vasto disco de detritos ao redor da estrela. Em 2008, ele também relatou ter notado um objeto brilhante que parecia um planeta próximo ao disco. Foi a primeira vez que um exoplaneta foi fotografado diretamente em comprimentos de onda ópticos e foi denominado Fomalhaut b, seguindo as convenções de nomenclatura padrão.
Este aparente planeta desapareceu desde então. Agora os pesquisadores acreditam que o objeto não era um planeta, mas uma nuvem de poeira que se formou como resultado da colisão de dois grandes corpos.
Quando a nuvem de poeira se parece com planetas
“Este é um fenómeno novo, uma fonte pontual que aparece num sistema planetário e depois desaparece lentamente ao longo de um período de 10 anos ou mais”, disse Kalas. “Ele se disfarça 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 acreditam que os corpos em colisão tinham pelo menos 60 quilómetros (37 milhas) de diâmetro. Isso é mais de quatro vezes o tamanho do asteróide que atingiu a Terra há 66 milhões de anos e exterminou os 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. “Este é o período de tempo que observamos quando pequenos mundos são craterados por estas colisões violentas, ou mesmo divididos e agrupados em diferentes objetos. É como olhar para trás, de certa forma, para aquele período brutal do nosso sistema solar, quando tinha menos de mil milhões de anos.”
Os novos resultados foram descritos em artigo com publicação on-line na revista no dia 18 de dezembro. Ciência.
Um laboratório natural para o estudo da formação planetária
“O sistema Fomalhaut é um laboratório natural para estudar como os planetesimais se comportam durante as 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 excitante desta observação é que nos permite estimar tanto o tamanho dos corpos em colisão como o número deles no disco, informação que é virtualmente impossível de obter de outras formas.”
Watt estima que aproximadamente 300 milhões de planetesimais de tamanho semelhante orbitam Fomalhaut. Observações anteriores também revelaram monóxido de carbono em torno da estrela, indicando que estes objetos são ricos em material volátil e se assemelham muito aos cometas gelados encontrados no nosso sistema solar.
Nuvens de poeira que parecem ser exoplanetas
Fomalhaut está localizada na constelação meridional de Peixes austríacos e brilha 16 vezes mais que o nosso Sol, o que a torna uma das estrelas mais brilhantes visíveis da Terra. Quando o Colossus 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. 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 indica que ele é formado por planetas invisíveis. Após outra observação do HST em 2006, Kalas concluiu que o objeto brilhante visto nas imagens de 2004 e 2006 era um planeta. Na época, ele reconheceu que poderia ser uma nuvem de poeira criada pela colisão, mas achou essa explicação improvável.
As observações subsequentes do HST em 2010, 2012, 2013 e 2014 alteraram esta visão. Na imagem final, o objeto conhecido como Fomalhaut b desapareceu completamente.
Uma segunda colisão confirma a explicação
Nove anos depois, após várias tentativas fracassadas de recriar a imagem do sistema, a Colossus recebeu uma nova imagem do HST mostrando outro ponto brilhante perto de sua localização 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 impedia a possibilidade de o mesmo objeto aparecer novamente. 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 pelo reflexo da luz solar numa nuvem de poeira criada pela colisão de dois planetesimais.
Kalas observou que, embora cs1 inicialmente se movesse como a órbita do planeta, sua trajetória mais tarde se curvou para fora. Este comportamento é consistente com o que seria esperado de minúsculas partículas de poeira sendo repelidas pela pressão da luz estelar. O aparecimento do CS2 reforça a conclusão de que ambos os objetos eram nuvens de poeira e não planetas.
Lições para futuras missões exoplanetárias
Colossus comparou a nuvem de detritos de Fomalhaut à pluma de material criada em 2022, quando a missão Double Asteroid Redirection Test (DART) da NASA colidiu intencionalmente com a cratera Dimorphos que orbita o asteróide Didemas. 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 com a câmera infravermelha próxima (NIRCam) do Telescópio Espacial James Webb e com o HST. O objetivo é acompanhar como a nuvem de poeira muda ao longo do tempo, incluindo se ela se expande e como se move através do 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 criam a nuvem de poeira acontecem em todos os sistemas planetários”, disse ele. “Assim que começarmos a estudar estrelas com futuros telescópios sensíveis, como o Habitable Worlds Observatory, que visa obter imagens diretas de um exoplaneta semelhante à Terra, teremos que ter cuidado porque esses pontos fracos de luz que orbitam a 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-Blanscheir, da Universidade da Califórnia, 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).
