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

Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno foram durante muito tempo tratados como a maquinaria mais durável do Sistema Solar, um conjunto de órbitas que se esperava que sobrevivesse muitas vezes à idade do universo. Novas simulações indicam que o próprio Sol destruirá essa maquinaria ao morrer, muito provavelmente dentro de cerca de mil milhões de anos depois de se transformar numa anã branca.

O culpado é a forma como o Sol perde massa. Cálculos anteriores assumiam que um Sol moribundo perderia as suas camadas exteriores de forma suave, como uma fuga lenta, o que estica todas as órbitas sem perturbar a ordem dos planetas. O novo trabalho, de Konstantin Batygin e Jim Fuller, do Caltech, e de Fred Adams, da Universidade do Michigan, parte de evidências de que as estrelas moribundas ejectam os seus envelopes em explosões separadas e assimétricas. Cada explosão dá ao Sol um pequeno empurrão, e os planetas sentem cada um deles.

Em centenas de futuros simulados, esses empurrões acumularam-se. No cenário que os autores consideram mais próximo das observações, cerca de 40% dos sistemas solares simulados já estavam desfeitos ou violentamente perturbados na altura em que a anã branca se formou, e aproximadamente nove em cada dez desintegraram-se num período de 3 mil milhões de anos. Nalgumas simulações, Saturno foi ejectado do Sistema Solar por completo. Noutras, Urano e Neptuno trocaram de lugares.

Se o resultado se confirmar, o fim do Sistema Solar deixa de ser um acidente remoto provocado por uma estrela errante. Passa a fazer parte da forma como o Sol morre, e a mesma lógica aplica-se a quase todos os sistemas planetários da galáxia, porque quase todas as estrelas terminam a sua vida como anãs brancas.

Porque é que um Sol moribundo chuta os seus próprios planetas

Daqui a cerca de 5 mil milhões de anos, o Sol inchará até se tornar uma gigante vermelha e, durante as suas fases de gigante, perderá cerca de 46% da sua massa. Com menos massa a segurá-los, os planetas desviam-se para fora. No cenário suave, cada órbita cresce por um fator de cerca de 1,85, pelo que o Sistema Solar exterior se torna uma cópia maior e mais lenta daquela que conhecemos.

A pista de que a perda não é suave vem da Gaia, o satélite de mapeamento estelar da Agência Espacial Europeia. Ao acompanhar pares de estrelas que orbitam entre si a grandes distâncias, os astrónomos descobriram que as anãs brancas recém-nascidas se movem como se tivessem sofrido um chuto a cerca de 0,75 km por segundo, aproximadamente 2.700 km/h. Uma estrela que perdesse o seu gás uniformemente em todas as direções não receberia chuto algum.

A explicação principal, um quadro teórico proposto recentemente por Fuller, é que o envelope de uma gigante vermelha se desprende em plumas discretas impulsionadas pela agitação das suas camadas exteriores. Telescópios que combinam luz de vários espelhos já mostram nuvens de poeira separadas e em deslocação à volta de estrelas gigantes envelhecidas. Cada pluma empurra ligeiramente a estrela numa direção aleatória, e os empurrões acumulam-se até ao chuto observado.

Para os planetas, um empurrão no Sol é um empurrão em todas as órbitas ao mesmo tempo. No caso de referência do estudo, o Sol recebe cerca de 4.600 recuos de alguns metros por segundo cada, com uma mediana de cerca de 7 m/s. Individualmente, são minúsculos. Porque atingem pontos aleatórios na órbita de cada planeta, não se cancelam, e as órbitas começam a vaguear. “Tudo muda quando o envelope se desprende em pedaços”, escrevem os autores.

Como o fizeram

A equipa usou o rebound, um código de código aberto amplamente utilizado que calcula como os corpos se movem sob a gravidade uns dos outros, e combinou-o com um modelo da evolução do Sol construído com o MESA, um programa padrão de evolução estelar. Os quatro planetas gigantes começaram a partir das suas posições e velocidades atuais, e o Sol perdeu então massa ao longo desse percurso modelado.

Primeiro veio a experiência de controlo. Em mais de 60 simulações com perda de massa suave, o resultado nunca mudou: as órbitas expandiram-se, as relações entre os períodos orbitais dos planetas permaneceram congeladas e o sistema manteve-se estável durante milhares de milhões de anos.

Depois, os investigadores dividiram a perda de massa em pedaços. Executaram 672 simulações, variando o tamanho de cada porção de gás ejectada entre um décimo de milionésimo e um décimo de milésimo da massa do Sol, e variando se as explosões ocorreriam durante todas as fases de gigante do Sol ou apenas na última, chamada ramo assintótico das gigantes. Cada estado final foi depois seguido por mais 3 mil milhões de anos sem estrelas errantes ou outras perturbações externas.

De 10¹⁸ anos para cerca de mil milhões

Os números que estão a ser substituídos são enormes. Estimava-se que só o caos precisaria de cerca de 10¹⁸ anos, um trilião de anos, para desestabilizar Urano. Juntar estrelas errantes, que encontram nas órbitas alargadas um alvo mais fácil, reduziu a estimativa para entre 30 e 100 mil milhões de anos. O universo tem cerca de 13,8 mil milhões de anos.

Na calibração que os autores preferem, o Sistema Solar desfaz-se agora por si próprio cerca de mil milhões de anos após a formação da anã branca, cem vezes mais cedo do que o tempo de espera previsto para a primeira estrela errante perturbadora. Nas simulações mais violentas, a órbita de Neptuno foi esticada até uma excentricidade de cerca de 0,5, pelo que a sua distância ao Sol oscilaria por um fator de três entre os pontos mais próximo e mais afastado.

O problema nem sempre espera que o Sol termine de morrer. Em 37 de 48 simulações do cenário favorito, as órbitas começaram a cruzar-se antes de a perda de massa terminar, a mais cedo enquanto o Sol era ainda uma gigante vermelha com 89% da sua massa atual. Num exemplo, Saturno foi ejectado dentro de 2,5 milhões de anos após o nascimento da anã branca, deixando Urano e Neptuno acoplados.

Isaac Newton suspeitava que a atração mútua de Júpiter e Saturno acabaria por destruir a ordem dos planetas. Laplace e Lagrange mostraram depois que, ao seu nível de aproximação, as órbitas apenas oscilam, e três séculos de cálculos foram adiando o veredito para mais longe. “A instabilidade imaginada por Newton é afinal real. Ele enganou-se apenas quanto ao responsável”, concluem os autores.

Nem todos os resultados foram destrutivos. Algumas simulações prenderam pares de planetas em ressonâncias, padrões orbitais rítmicos que o Sistema Solar nunca teve: Júpiter e Saturno numa proporção de 5:2, ou Urano a completar duas órbitas por cada uma de Neptuno. Em 8 das 672 simulações, ambos os pares ficaram presos ao mesmo tempo. Esses sistemas travados não estavam mais seguros e, nas simulações mais granulares, sobreviveram com uma ligeira menor frequência do que os outros.

O que as simulações não resolvem

Tudo depende de uma quantidade que ninguém mediu diretamente: o tamanho de cada sopro de gás que escapa. Se o Sol perder o seu envelope em parcelas de um décimo de milionésimo da sua massa ou menos, as explosões em grande parte anulam-se e o Sistema Solar sobrevive como uma cópia ampliada de si mesmo. Os resultados violentos dominam quando as parcelas atingem cerca de um centésimo de milésimo de massa solar.

A ponte dos chutos da Gaia para o tamanho das parcelas é também uma interpretação. Pressupõe que os chutos vêm de muitas ejecções independentes. Os autores argumentam que mesmo o limite inferior do intervalo medido, 0,25 km por segundo, implica parcelas já no regime violento. Assinalam também que o seu cenário principal prolonga as explosões para além do ramo assintótico das gigantes, a fase em que o modelo está melhor calibrado. Limitar as explosões a essa fase removeu todas as ruturas precoces durante a fase de gigante vermelha, mas ainda assim 83% dos sistemas se tornaram instáveis num período de 3 mil milhões de anos.

O trabalho deixa de lado os planetas interiores. Apenas segue os quatro gigantes, pelo que Mercúrio, Vénus, Terra e Marte não fazem parte do cálculo. Estudos anteriores colocam o risco de Mercúrio em cerca de 1%: essa é a probabilidade de a sua órbita se tornar instável antes de o Sol abandonar a sua fase atual de queima de hidrogénio.

A teoria também faz previsões que os astrónomos podem verificar. Se as estrelas moribundas sacodem regularmente os seus planetas, as anãs brancas jovens deverão viajar com uma população de planetas flutuantes. Nestas simulações, os gigantes foram ejectados com muito mais frequência do que colidiram, e os detritos que caem nas anãs brancas deverão vir principalmente de corpos rochosos, em vez de planetas gigantes, o que corresponde ao material rochoso medido nas anãs brancas poluídas até ao momento.

Perguntas frequentes sobre a morte do Sol e os planetas

O Sistema Solar desfazer-se-á quando o Sol morrer?

De acordo com estas simulações, provavelmente sim no que diz respeito aos planetas gigantes. Se o Sol perder as suas camadas exteriores em milhares de explosões separadas, como sugerem os chutos das anãs brancas, aproximadamente nove em cada dez sistemas simulados tornaram-se instáveis num período de 3 mil milhões de anos após a formação da anã branca. Com perda de massa suave, os planetas mantiveram-se estáveis.

Quando se tornará o Sol numa gigante vermelha?

Daqui a cerca de 5 mil milhões de anos. O Sol perderá então cerca de 46% da sua massa durante as suas fases de gigante antes de terminar como uma anã branca de cerca de 0,54 massas solares. No estudo, as ruturas ocorrem durante essa perda de massa ou nos milhares de milhões de anos seguintes.

O que é um chuto de anã branca?

É a pequena velocidade que uma estrela parece ganhar ao tornar-se uma anã branca, cerca de 0,75 km por segundo de acordo com as medições da Gaia de pares de estrelas distantes. Um chuto significa que a estrela perdeu o seu gás de forma desigual, e cada explosão desigual também empurra quaisquer planetas em órbita.

Poderia Saturno ser realmente ejectado do Sistema Solar?

Nalgumas simulações, sim. Numa simulação, Saturno foi ejectado dentro de 2,5 milhões de anos após a formação da anã branca. Entre os planetas gigantes, as ejecções foram mais comuns do que as colisões, pelo que os planetas perdidos vagueariam pela galáxia como mundos flutuantes.

O que se segue

O estudo foi publicado no The Astrophysical Journal Letters em setembro de 2026, após um preprint no arXiv, e teve cobertura alargada a 12 de outubro. O seu número central pode ser afinado com mais medições da Gaia dos chutos de anãs brancas e com melhores modelos de como as estrelas gigantes ejectam gás. Os autores apontam também para os planetas e detritos agora encontrados em torno de anãs brancas como um registo de como cada estrela morreu, pelo que cada novo sistema ali contado 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

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