Os planetas gigantes do Sistema Solar se desintegram em 9 de cada 10 simulações

Júpiter, Saturno, Urano e Netuno há muito são tratados como a engrenagem mais durável do Sistema Solar, um conjunto de órbitas que se esperava que sobrevivesse ao Universo muitas vezes. Novas simulações afirmam que o próprio Sol romperá essa engrenagem ao morrer, muito provavelmente cerca de um bilhão de anos depois de se transformar em uma anã branca.

O responsável é a forma como o Sol perde massa. Cálculos anteriores pressupunham que um Sol em seus últimos estágios descartaria suavemente suas camadas externas, como um vazamento lento, o que estica todas as órbitas sem perturbar a ordem dos planetas. O novo trabalho, de Konstantin Batygin e Jim Fuller, da Caltech, e Fred Adams, da University of Michigan, parte de evidências de que estrelas moribundas ejetam seus envoltórios em explosões separadas e assimétricas. Cada explosão dá um pequeno tranco no Sol, e os planetas sentem cada um deles.

Ao longo de centenas de futuros simulados, esses trancos se acumularam. No cenário que os autores consideram mais próximo das observações, cerca de 40% dos sistemas solares simulados já estavam desorganizados ou violentamente embaralhados quando a anã branca se formou, e aproximadamente nove em cada dez se desfizeram em até 3 bilhões de anos. Em algumas execuções, Saturno foi inteiramente expulso do Sistema Solar. Em outras, Urano e Netuno trocaram de lugar.

Se o resultado se confirmar, o fim do Sistema Solar deixa de ser um acidente remoto provocado pela passagem de uma estrela. Ele passa a fazer parte da maneira como o Sol morre, e a mesma lógica se estende a quase todos os sistemas planetários da galáxia, porque quase todas as estrelas terminam suas vidas como anãs brancas.

Por que um Sol moribundo dá trancos em seus próprios planetas

Daqui a aproximadamente 5 bilhões de anos, o Sol inchará e se tornará uma gigante vermelha e, ao longo de suas fases de gigante, perderá cerca de 46% de sua massa. Com menos massa para mantê-los presos, os planetas se afastam. No cenário suave, cada órbita aumenta por um fator de cerca de 1,85, de modo que o Sistema Solar exterior se torna uma cópia maior e mais lenta daquele que conhecemos.

O indício de que essa perda não é suave vem da Gaia, o satélite de mapeamento estelar da Agência Espacial Europeia. Ao acompanhar pares de estrelas que orbitam uma à outra a grandes distâncias, os astrônomos descobriram que anãs brancas recém-formadas se movem como se tivessem recebido um impulso de cerca de 0,75 km por segundo, aproximadamente 2.700 km/h. Uma estrela que perdesse seu gás de modo uniforme em todas as direções não receberia impulso algum.

A principal explicação, uma estrutura teórica proposta recentemente por Fuller, é que o envoltório de uma gigante vermelha se desprende em plumas discretas, impulsionadas pela agitação de suas camadas externas. Telescópios que combinam a luz de vários espelhos já mostram nuvens de poeira distintas e mutáveis ao redor de estrelas gigantes envelhecidas. Cada pluma empurra a estrela ligeiramente em uma direção aleatória, e esses empurrões se somam até produzir o impulso observado.

Para os planetas, um tranco aplicado ao Sol é um tranco em todas as órbitas de uma só vez. No caso de referência do estudo, o Sol recebe cerca de 4.600 recuos de alguns metros por segundo cada, com uma mediana de aproximadamente 7 m/s. Individualmente, eles são minúsculos. Como atingem pontos aleatórios da órbita de cada planeta, não se anulam, e as órbitas começam a se desviar. “Tudo muda quando o envoltório parte em pedaços”, escrevem os autores.

Como o estudo foi realizado

A equipe usou o rebound, um código de código aberto amplamente utilizado que calcula como corpos se movem sob a gravidade uns dos outros, e o combinou a um modelo da evolução do Sol construído com o MESA, um programa padrão de evolução estelar. Os quatro planetas gigantes partiram de suas posições e velocidades atuais, e então o Sol perdeu massa seguindo a trajetória daquele modelo.

Primeiro veio o experimento de controle. Em mais de 60 execuções com perda suave de massa, o resultado jamais mudou: as órbitas se expandiram, as proporções entre os períodos orbitais dos planetas permaneceram congeladas, e o sistema continuou estável por bilhões de anos.

Em seguida, os pesquisadores dividiram a perda de massa em partes. Eles realizaram 672 simulações, variando o tamanho de cada parcela ejetada de gás entre um décimo milionésimo e um décimo milésimo da massa do Sol, e variando se as explosões ocorriam ao longo de todas as fases de gigante do Sol ou apenas da última, chamada de ramo assintótico das gigantes. Cada estado final foi então acompanhado por mais 3 bilhões de anos, sem estrelas passageiras nem outras perturbações externas.

De 10¹⁸ anos para cerca de um bilhão

Os números que estão sendo substituídos são enormes. Estimava-se que o caos, por si só, precisaria de cerca de 10¹⁸ anos, um bilhão de bilhões de anos, para desestabilizar Urano. A inclusão de estrelas passageiras, que encontram nas órbitas alargadas um alvo mais fácil, reduzia a estimativa para entre 30 e 100 bilhões de anos. O Universo tem cerca de 13,8 bilhões de anos.

Na calibração que os autores favorecem, o Sistema Solar agora se desfaz sozinho cerca de um bilhão de anos após a formação da anã branca, cem vezes antes do tempo de espera previsto para a primeira estrela passageira disruptiva. Nas execuções mais violentas, a órbita de Netuno foi esticada até uma excentricidade de cerca de 0,5, de modo que sua distância ao Sol oscilaria por um fator de três entre seus pontos mais próximo e mais distante.

O problema nem sempre espera o Sol terminar de morrer. Em 37 das 48 execuções do cenário favorecido, as órbitas começaram a se cruzar antes que a perda de massa terminasse, sendo a mais precoce quando o Sol ainda era uma gigante vermelha que mantinha 89% de sua massa atual. Em um exemplo, Saturno foi ejetado em até 2,5 milhões de anos após o nascimento da anã branca, deixando Urano e Netuno presos um ao outro.

Isaac Newton suspeitava que a atração mútua de Júpiter e Saturno acabaria por destruir a ordem dos planetas. Laplace e Lagrange mostraram mais tarde que, no nível de aproximação deles, as órbitas apenas oscilam, e três séculos de cálculos continuaram a adiar esse veredito. “A instabilidade imaginada por Newton é real, afinal. Ele se enganou apenas quanto ao responsável”, concluem os autores.

Nem todos os resultados foram destrutivos. Algumas execuções prenderam pares de planetas em ressonâncias, padrões orbitais rítmicos que o Sistema Solar jamais teve: Júpiter e Saturno em uma proporção de 5:2, ou Urano completando duas órbitas para cada uma de Netuno. Em 8 das 672 simulações, ambos os pares ficaram presos ao mesmo tempo. Esses sistemas travados não eram mais seguros e, nas execuções mais granulares, sobreviveram com frequência ligeiramente menor que os demais.

O que as simulações não resolvem

Tudo depende de uma quantidade que ninguém mediu diretamente: qual é o tamanho de cada sopro de gás que escapa. Se o Sol desprender seu envoltório em parcelas de um décimo milionésimo de sua massa ou menos, as explosões em grande medida se compensam, e o Sistema Solar sobrevive como uma cópia ampliada de si mesmo. Os desfechos violentos predominam assim que as parcelas alcançam cerca de um centésimo milésimo de uma massa solar.

A ligação entre os impulsos observados pela Gaia e o tamanho das parcelas também é uma interpretação. Ela pressupõe que os impulsos vêm de muitas ejeções independentes. Os autores argumentam que mesmo a extremidade inferior do intervalo medido, 0,25 km por segundo, implica parcelas já no regime violento. Eles também observam que seu cenário principal estende as explosões para além do ramo assintótico das gigantes, a fase em que o modelo é mais bem calibrado. Limitar as explosões a essa fase eliminou todas as desintegrações precoces durante o estágio de gigante vermelha, mas ainda assim 83% dos sistemas se tornaram instáveis em até 3 bilhões de anos.

O trabalho deixa de lado os planetas internos. Ele acompanha apenas os quatro gigantes, portanto Mercúrio, Vênus, Terra e Marte não fazem parte do cálculo. Estudos anteriores estimaram o risco próprio de Mercúrio em cerca de 1%: essa é a chance de sua órbita se tornar instável antes de o Sol deixar sua atual fase de queima de hidrogênio.

A teoria também faz previsões que os astrônomos podem verificar. Se estrelas moribundas rotineiramente sacodem seus planetas para longe, anãs brancas jovens deveriam viajar acompanhadas por uma população de planetas errantes. Nessas simulações, os gigantes foram ejetados com muito mais frequência do que colidiram entre si, e os detritos que de fato caem sobre anãs brancas deveriam vir sobretudo de corpos rochosos, e não de planetas gigantes, o que corresponde ao material rochoso medido até agora em anãs brancas poluídas.

Perguntas comuns sobre a morte do Sol e os planetas

O Sistema Solar vai se desfazer quando o Sol morrer?

Segundo estas simulações, provavelmente sim, no caso dos planetas gigantes. Se o Sol perder suas camadas externas em milhares de explosões separadas, como sugerem os impulsos das anãs brancas, aproximadamente nove em cada dez sistemas simulados se tornaram instáveis em até 3 bilhões de anos após a formação da anã branca. Com uma perda suave de massa, os planetas permaneceram estáveis.

Quando o Sol se tornará uma gigante vermelha?

Daqui a aproximadamente 5 bilhões de anos. O Sol perderá então cerca de 46% de sua massa ao longo de suas fases de gigante, antes de terminar como uma anã branca com cerca de 0,54 massas solares. No estudo, as desintegrações acontecem durante essa perda de massa ou nos bilhões de anos seguintes.

O que é um impulso de anã branca?

É a pequena velocidade que uma estrela aparentemente ganha ao se tornar uma anã branca, cerca de 0,75 km por segundo, segundo medições da Gaia de pares amplamente separados de estrelas. Um impulso significa que a estrela perdeu seu gás de maneira desigual, e cada explosão desigual também desloca levemente quaisquer planetas em órbita.

Saturno poderia realmente ser expulso do Sistema Solar?

Em algumas simulações, sim. Em uma execução, Saturno foi ejetado em até 2,5 milhões de anos após a formação da anã branca. Entre os planetas gigantes, as ejeções foram mais comuns que as colisões, de modo que os planetas perdidos vagariam pela galáxia como mundos errantes.

O que vem a seguir

O estudo apareceu em The Astrophysical Journal Letters em setembro de 2026, depois de um preprint no arXiv, e recebeu cobertura mais ampla em 12 de outubro. Seu número central pode ser refinado com mais medições da Gaia dos impulsos de anãs brancas e com modelos melhores de como estrelas gigantes ejetam gás. Os autores também apontam para os planetas e detritos hoje encontrados ao redor de anãs brancas como um registro de como cada estrela morreu, de modo que cada novo sistema contabilizado ali testa se os gigantes do Sol estão condenados ou apenas ampliados.

Referência: Batygin et al., “Terminal Instability of the Solar System Triggered by Stochastic Solar Mass Loss,” The Astrophysical Journal Letters, 2026. DOI: 10.3847/2041-8213/aea290

Tags: astronomia, anã branca, Caltech, Konstantin Batygin, Sistema Solar, Sol