Um sistema estelar triplo no qual todas as estrelas eclipsam umas às outras do nosso ponto de vista destaca-se como um dos trios estelares mais bem estudados; à medida que as estrelas envelhecem, elas podem até se fundir.
O sistema triplo, conhecido como TIC 295741342, é 3.080 anos-luz de Terra e foi encontrado pela NASA TESS (Trânsito Exoplaneta Missão de pesquisa por satélite). Possui um sistema binário composto por dois estrelas quase idêntico ao solorbitado por uma terceira estrela maior de 1,7 massas solares.
Sistemas estelares triplos abundam na galáxia, mas o que torna TIC 295741342 mais notável é que todas as três estrelas orbitam umas às outras no mesmo plano, e esse plano está alinhado de lado a nós.
O TESS traça as curvas de luz das estrelas, que é essencialmente um gráfico de brilho versus tempo. Normalmente, procura a pequena queda na luz à medida que um exoplaneta se move em frente da sua estrela, ou transita, mas o TESS também é excelente em testemunhar estrelas em sistemas binários e triplos também se movendo em frente uns dos outros – não apenas em trânsito, mas eclipsando.
A curva de luz para TIC 295741342 é descrita por Brian Powell, que é astrônomo do Goddard Space Flight Center da NASA, como tendo um padrão de “cabeça e ombros”, especialmente quando invertido. O TESS detecta uma queda na luz à medida que as estrelas do binário no centro do TIC 295741342 eclipsam umas às outras. Esse mergulho é um dos “ombros”. Então, o TESS detecta outra queda mais profunda na luz à medida que a terceira estrela mais externa se move na frente do binário e eclipsa ambas as suas estrelas, criando a “cabeça”. À medida que o binário se move para fora da terceira estrela enquanto ainda se eclipsa, a curva de luz volta até a queda inicial na luz – o outro “ombro” – e finalmente volta ao brilho total quando nenhuma estrela está em eclipse.
Powell disse ao Space.com que “muito poucos sistemas estelares triplos conhecidos são tão quase perfeitamente coplanares como TIC 295741342, especialmente por ser um sistema tão amplo”.
Fragmentação de disco
Por coplanar, Powell quer dizer que todas as três estrelas orbitam no mesmo plano, assim como os planetas do sistema solar orbitam mais ou menos no mesmo plano da eclíptica. Nossos planetas são encontrados no mesmo plano (ou mais especificamente, a seis graus dele) porque se formaram a partir de um disco de gás e poeira que circundava o jovem Sol. Powell suspeita que as estrelas de TIC 295741342 também se formaram a partir de um disco, mas fragmentado.
“O disco protoestelar quebrou-se em pedaços para formar companheiros estelares”, disse Powell.
Nem todos os sistemas triplos se formam desta forma. Em muitos casos, a terceira estrela orbita num ângulo em relação ao binário central — mas nesses cenários, a terceira estrela foi capturada gravitacionalmente pelo binário enquanto todas ainda estavam nos confins do seu aglomerado de nascimento.
Entretanto, a fragmentação do disco não é um fenômeno raro. Centenas de sistemas triplos coplanares foram encontrados, e seus números foram aumentados em particular pelas descobertas feitas pela NASA. Telescópio Espacial Kepler e agora TESS. No entanto, poucos triplo sistemas estelares são tão bem estudados quanto TIC 295741342.
As duas estrelas semelhantes ao Sol que constituem a sua componente binária têm um período orbital de apenas 4,75 dias. Separados por uma distância de cerca de 6,61 milhões de milhas (10,6 milhões de quilômetros); suas massas foram deduzidas a partir de medições de velocidade radial pelo espectrógrafo no refletor Tillinghast de 1,5 metros no Observatório Whipple, no Arizona. A terceira estrela externa leva 412,8 dias (1,13 anos) para orbitar o par binário, a uma distância de 157,7 milhões de milhas (253,7 milhões de quilômetros).
Isto é consideravelmente mais amplo do que muitas outras estrelas eclipsantes triplas que foram encontradas, como Lambda Tauri, que foi identificada em 1956 como a primeira estrela eclipsante tripla conhecida onde a estrela mais externa tem um período de 30,5 dias. Ainda mais perto está TIC 290061484um triplo eclipsante encontrado pelo TESS em 2024, onde o binário central tem um período de 1,8 dias e a estrela externa tem um período de apenas 24,5 dias.
Terreno perigoso para planetas
Esses sistemas triplos poderiam abrigar planetas? Existe uma zona de exclusão para planetas em órbitas circunstelares em torno de estrelas binárias, na qual um planeta não pode chegar mais perto do que quatro vezes o período binário. No caso do binário interno em TIC 295741342, isso resultaria numa zona de instabilidade até um período orbital de 19 dias, que ainda está bastante próximo das estrelas binárias. No entanto, a presença da terceira estrela exterior apenas um pouco mais longe do que a distância de Marte do Sol reduzirá muitas órbitas planetárias possíveis mais distantes do binário. A terceira estrela poderia ter seus próprios planetas, mas novamente o binário tornaria instável qualquer um em órbitas maiores.
No entanto, em sistemas triplos amplos é possível que haja órbitas planetárias estáveis, com algumas ressalvas.
“A órbita de um planeta teria que ser muito ampla”, disse Powell. “E seria difícil de encontrar.”
Um dos sistemas triplos eclipsantes mais amplos é o TIC 99013269, onde a estrela exterior está numa órbita de 604 dias a uma distância de cerca de 230 milhões de milhas (370 milhões de quilómetros) – menos de metade da distância de Júpiter do nosso sol.
É divertido especular sobre o que os habitantes de qualquer mundo ou lua que exista em torno de uma estrela externa experimentariam durante os eclipses. Imagine um mundo com uma lua habitável, ligada por maré ao seu planeta. Na maior parte do tempo, estará sob alguma forma de luz do dia, seja da sua estrela, que é a estrela mais externa, ou da estrela binária um pouco mais distante, ou mesmo da luz refletida do planeta. No entanto, em certos momentos, uma série de eclipses se alinhará – a estrela externa eclipsará a estrela binária e o planeta eclipsará a estrela externa vista da lua.
Seria apenas nessas ocasiões em que o hemisfério da Lua voltado para o planeta estaria em total escuridão.
Uma futura nova
Embora a natureza coplanar do TIC 295741342 nos conte sobre o seu início, o que aprendemos sobre as estrelas graças ao facto de serem coplanares também nos diz como irão terminar.
A estrela externa do sistema TIC 295741342 está começando a envelhecer. Ele se afastou do sequência principal de estrelas semelhantes ao Sol que queimam hidrogênio e se transformou em um gigante vermelho. Já inchou até atingir um diâmetro 10,6 vezes maior que o do nosso Sol e continuará a expandir-se. Eventualmente, ela crescerá tanto e se difundirá que a gravidade da estrela binária começará a roubar matéria da gigante vermelha, o que poderia levar a todo tipo de travessuras.
Suas camadas externas difusas podem formar um envelope comum de material estelar encapsulando todas as três estrelas. Isso poderia fazer com que a órbita do binário se tornasse instável e potencialmente se fundisse. Então, no futuro, quando a componente binária da estrela entrar na fase de gigante vermelha, muito depois de a estrela externa ter se tornado uma estrela compacta anã brancaa transferência de massa poderia começar novamente na direção oposta, com a matéria caindo na superfície da anã branca. Isto desencadearia explosões explosivas na anã branca, que seriam vistas em toda a galáxia como uma erupção de nova.
Portanto, parece que a história das três estrelas do TIC 295741342 já foi escrita, graças às observações cuidadosas, incluindo quatro anos de estudos de velocidade radial para calcular a massa dos planetas, as observações dos eclipses pelo TESS e a determinação da forma da órbita da estrela exterior.
“O valor deste sistema são os dados abrangentes”, disse Powell. “Isso torna o sistema um excelente candidato para estudos evolutivos.”
As observações do TIC 295741342 estão descritas em um artigo atualmente no arquivo de pré-impressão arXiv.
