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Star Trek: o hipotético 'Octuple Star System' de Picard é realmente possível?

Embora as estrelas mais brilhantes dominem qualquer imagem astronômica, elas são muito superadas em número pelas estrelas mais fracas, de menor massa e mais frias que existem. Nesta região do aglomerado estelar Terzan 5, um grande número de estrelas estão unidas em várias configurações. Pode haver um exemplo indescritível e nunca visto de um sistema estelar óctuplo escondido entre eles. (NASA/ESA/HUBBLE/F. FERRARO)

Nunca encontramos oito estrelas unidas no mesmo sistema estável. Mas a natureza pode torná-lo assim.

O Universo que temos é muitas vezes mais maravilhoso e bizarro do que nossos sonhos de ficção científica mais loucos podem imaginar. A natureza e a composição dos menores quanta de matéria, a origem e o destino do Universo e os componentes invisíveis e escuros da realidade são exemplos de fatos científicos que ninguém poderia imaginar. De todos os sonhos inspirados que a humanidade teve sobre onde nossos avanços tecnológicos e científicos nos levariam, Jornada nas Estrelas talvez tenha sido o mais visionário.

A mais nova encarnação de Star Trek — Jornada nas Estrelas: Picard — apresentou recentemente uma ideia inovadora que ultrapassa os limites do conhecimento científico. Embora saibamos que os sistemas multi-estrelas são bastante comuns no Universo, esta nova série de ficção científica lançou a ideia maluca de um sistema estelar óctuplo. Não só foi criado artificialmente, de acordo com Jornada nas Estrelas: Picard , mas há um planeta no centro dele, contendo um aviso para todos os que vierem depois. Aqui está a ciência da vida real sobre se é realmente possível.

Um mapa da densidade de estrelas na Via Láctea e céu circundante, mostrando claramente a Via Láctea, as Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães (nossas duas maiores galáxias satélites), e se você olhar mais de perto, NGC 104 à esquerda do SMC, NGC 6205 ligeiramente acima e à esquerda do núcleo galáctico, e NGC 7078 ligeiramente abaixo. Na luz visível, apenas a luz das estrelas e a presença de poeira bloqueadora de luz são reveladas, com o Gaia da ESA capaz de medir as propriedades de mais de 1 bilhão de estrelas em nossa galáxia. (ESA/GAIA)

Quando olhamos para os pontos de luz que encontramos no céu, quase tudo o que vemos é uma estrela. Com cerca de 400 bilhões deles só na Via Láctea, parece que cada um desses minúsculos pontos de luz é uma estrela por si só. Mas essa não é a história completa.

A partir de 1994, a colaboração REsearch Consortium On Near Stars (RECONS) foi formada, para investigar e aprender sobre as estrelas mais próximas da Terra. Nos últimos 25 anos, eles estenderam sua busca para uma distância de 25 parsecs (cerca de 82 anos-luz), identificando e medindo mais de 2.000 sistemas estelares próximos de casa. Embora quase 75% dos sistemas sejam semelhantes ao nosso próprio Sistema Solar – com apenas uma única estrela ancorando o restante do sistema – descobriu-se que os sistemas multi-estrelas restantes contêm cerca de metade do total de estrelas.

Curva de luz da estrela binária Kepler-16, mostrando eclipses primários e secundários. Acontece que aproximadamente um quarto de todos os sistemas estelares que parecem ser pontos únicos de luz acabam sendo binários apertados, e que muitas das estrelas que são binários apertados estão de fato ligadas a outras estrelas também, produzindo trinárias, quaternárias. , ou sistemas ainda mais complexos de estrelas. (NASA)

De acordo com RECONS, há um total de 2.168 sistemas estelares dentro de 82 anos-luz da Terra. Quando você os divide, no entanto, pelo número de estrelas em cada sistema, aqui está o que você encontra:

• 1533 sistemas de estrela única,
• 509 sistemas binários,
• 102 sistemas triplos,
• 19 sistemas quádruplos,
• 4 sistemas quíntuplos, e até mesmo
• 1 sistema sêxtuplo.

Ao todo, são 2.959 estrelas a 82 anos-luz de nós, e quase metade delas (1.416 de 2.959, ou 48%) fazem parte de sistemas multi-estelares.

Em particular, esse sistema sêxtuplo, Castor , tem sido um objeto de interesse astronômico desde os tempos antigos, pois é o 24º sistema estelar mais brilhante em todo o céu noturno da Terra. Localizado a uma distância de apenas 51 anos-luz de distância, ele nos mostra um modelo de como ter tantas estrelas unidas em um único sistema.

A constelação de Gêmeos, como fotografada aqui, contém Castor entre suas estrelas: a 24ª estrela mais brilhante no céu noturno em geral e localizada no canto superior esquerdo da imagem, um pouco mais alto e à direita de sua estrela 'gêmea', Pollux. Castor é o sistema estelar sêxtuplo mais próximo da Terra. (YRIOU / FLICKR)

Castor é feito de seis estrelas individuais que são unidas em três componentes visuais independentes. O componente mais brilhante, Castor A, é um sistema binário formado por duas estrelas que orbitam uma à outra com um período de apenas 9,2 dias. O segundo componente mais brilhante, Castor B, também é formado por duas estrelas que se orbitam muito rapidamente: com um período de 2,9 dias. Tanto o Castor A quanto o B consistem em uma estrela jovem e brilhante, semelhante em brilho e cor a Sirius, orbitando uma estrela anã vermelha fraca.

Os sistemas Castor A e Castor B estão ligados entre si, mas são amplamente separados um do outro; leva cerca de 445 anos para Castor A e Castor B completarem uma órbita em torno um do outro. Mas Castor C, o terceiro componente, é outro binário compacto, desta vez feito de duas estrelas anãs vermelhas. Embora eles orbitem um ao outro incrivelmente rápido, com um período de 19,5 horas, o sistema Castor C leva 14.000 anos para completar uma revolução em torno de Castor A e B.

Embora praticamente todas as estrelas no céu noturno pareçam ser pontos únicos de luz, muitas delas são sistemas multi-estrelas, com aproximadamente 50% das estrelas que vimos ligadas a sistemas multi-estrelas. Castor é o sistema com mais estrelas dentro de 25 parsecs: é um sistema sêxtuplo. (NASA / JPL-CALTECH / CAETANO JULIO)

Gravitacionalmente, você pode pintar uma imagem em sua cabeça do que está acontecendo. Onde quer que você tenha uma única estrela, você pode colocar duas estrelas lá, desde que elas estejam na órbita de Mercúrio ou no interior do nosso próprio Sistema Solar. Esses sistemas binários apertados tornam difícil ter outro objeto orbitando por perto, mas desde que você esteja longe o suficiente de ambos os sistemas (digamos, na órbita de Saturno ou além), você pode ter outro objeto massivo lá.

Isso nos leva à nossa primeira visualização de como poderia ser um sistema estelar óctuplo. Imagine da seguinte forma:

• quatro binários apertados (A, B, C e D), cada um com um curto período de apenas alguns dias para suas órbitas binárias,
• com dois pares (A e B, C e D) orbitando um ao outro a grandes distâncias nas escalas do sistema solar: em ou um pouco além da separação dos gigantes gasosos do nosso Sol),
• com esses dois sistemas quádruplos (os binários A e B e os binários C e D) muito bem separados um do outro, orbitando seu centro de massa mútuo.

Em teoria, um sistema estelar óctuplo poderia ser construído com bastante facilidade, pois pares de binários eclipsantes poderiam formar dois sistemas quaternários que, por sua vez, seriam unidos. Em Star Trek: Picard, isso acontece no contexto de um sistema construído com um ‘Planeta do Luto’, Aia, no centro. (E. SIEGEL)

Claro, ainda não encontramos um sistema estelar que tenha 8 estrelas independentes, todas unidas, nesta ou em qualquer outra configuração. Mas descobrimos dois exemplos de sistemas estelares sétuplos, embora ambos estejam mais distantes do que a pesquisa RECONS próxima. Esses dois sistemas estelares, RA Cassiopeia e Não Escorpião , estão a algumas centenas de anos-luz de distância e até mesmo visíveis a olho nu.

AR Cassiopeiae consiste em um binário eclipsante de curto período (6 dias) que está ligado a uma terceira estrela brilhante um pouco mais distante, que por sua vez está ligada a dois outros pares de estrelas, elevando o total para sete.

Nu Scorpii, por outro lado, consiste em um arranjo notável: dois binários apertados cada um com um companheiro trinário mais distante, onde um deles está ligado a outra estrela massiva (formando um sistema quaternário) que por sua vez está ligado ao outro trinário. .

O sistema Nu Scorpii, mostrado em diagrama, mas não em escalas fisicamente corretas. Observe que, se o membro 'B' ou 'C' do sistema fosse um binário rígido, isso poderia funcionar como nosso primeiro sistema estelar estável conhecido, octuplo (ou mesmo não-nuplo) bem-sucedido. (KOKI0118 / C.C.A.-S.A.-4.0)

Esses sistemas são os únicos dois sistemas estelares sétuplos conhecidos, mas também estão relativamente próximos. AR Cassiopeiae está a cerca de 620 anos-luz de distância, enquanto Nu Scorpii está a cerca de 470 anos-luz de distância. Apenas alguns milhões de estrelas existentes a 1.000 anos-luz da Terra, representando menos de 0,01% das estrelas da Via Láctea.

Se vários sistemas sétuplos estão entre os poucos milhares de estrelas (de ~ 400 bilhões na Via Láctea) visíveis a olho nu, parece que seria uma coincidência incrível se sistemas óctuplos (ou não-nuplos) não ocorressem espontaneamente na natureza . Afinal, no sistema Nu Scorpii sozinho, a dinâmica gravitacional teria funcionado muito bem - ou seja, o sistema ainda permaneceria estável - se Nu Scorpii B ou Nu Scorpii C (ou ambos) fossem binários de curto período por conta própria .

Esta imagem mostra o aglomerado estelar aberto NGC 290, conforme fotografado pelo Hubble. Regiões de formação de estrelas em galáxias podem dar origem a esses densos aglomerados de estrelas, numerando aos milhares, onde sistemas multi-estrelas são comuns. É mais do que concebível que, uma vez que nossas observações cheguem ao ponto em que possamos dizer quantas estrelas estão em cada sistema gravitacionalmente ligado, descobriremos sistemas estelares octuplos que ocorrem naturalmente. (ESA & NASA, AGRADECIMENTOS: DAVIDE DE MARTIN (ESA/HUBBLE) E EDWARD W. OLSZEWSKI (UNIVERSIDADE DO ARIZONA, EUA))

Nós nem precisamos do conceito de Star Trek de que uma civilização alienígena inteligente colocou essas estrelas em sua configuração atual; sistemas octuplos podem não ter sido revelados na natureza ainda, mas devem existir com alguma frequência não desprezível. Com centenas de bilhões de estrelas na Via Láctea para trabalhar, seria uma grande surpresa se não houvesse pelo menos milhares, senão centenas de milhares ou mais, de sistemas octuplos em nossa própria galáxia.

O que seria surpreendente, no entanto, seria a perspectiva de encontrar um planeta (ou qualquer objeto) no centro de massa mútuo de todas as estrelas combinadas. Esse é o grande conceito do show: que os oito sóis existem em torno de um planeta conhecido como Aia: o Grief World, que contém uma máquina que foi construída centenas de milhares de anos atrás. O objetivo da máquina era alertar as futuras civilizações contra o desenvolvimento da vida sintética.

A configuração do mundo do luto, Aia, localizado no centro deste sistema estelar óctuplo artificialmente construído, tem tudo ao contrário. O sistema estelar deve ser a coisa natural; o planeta é a única coisa necessária para se mover. (CBS ALL ACCESS / STAR TREK PICARD)

Se o desenvolvimento da vida sintética acabará provando ser a ruína da humanidade é uma questão que faz sentido explorar no reino da ficção científica, já que os usos (e abusos) da inteligência artificial são uma questão ética que ainda estamos em nossa infância de explorar hoje. Mas a presença de um planeta no centro de massa de um sistema estelar óctuplo é uma pergunta perfeita para a ciência da dinâmica gravitacional.

Temos um análogo perfeito para esse tipo de questão em nosso próprio Sistema Solar: os cinco pontos de Lagrange que existem ao redor de qualquer planeta orbitando o Sol. Os pontos de Lagrange são locais onde as forças gravitacionais do Sol e do planeta se cancelam, deixando o objeto em órbita ao redor do Sol com o mesmo período do planeta. Para dois desses pontos (L4 e L5), o objeto pode ficar estável e ali permanecer permanentemente. Para os demais (L1, L2 e L3), a localização é instável. Sem correções orbitais constantes, o objeto se tornará gravitacionalmente instável e será ejetado em pouco tempo, pelo menos em escalas de tempo astronômicas.

Um gráfico de contorno do potencial efetivo do sistema Terra-Sol. Os pontos L1, L2 e L3 são exemplos de equilíbrio instável, onde um objeto naquele local precisará de correções de empuxo constantes para permanecer lá. Objetos em L4 e L5 podem permanecer estáveis ​​em escalas de tempo astronômicas. (NASA)

O que isso significa para Aia, o Mundo do Luto que serve de alerta para futuras civilizações? Isso significa que é mais provável que o sistema estelar óctuplo seja a entidade natural que eles encontraram e escolheram como propriedade principal para este farol, e então eles moveram um único planeta, em vez de uma série de estrelas, para este local quase estável .

Ao equipar o planeta com uma série de propulsores, assim como equipamos a espaçonave que colocamos nos pontos Lagrange voltados para o Sol (L1) e opostos ao Sol (L2) com propulsores, ele poderia manter sua posição em relação às outras estrelas ao longo do tempo , mesmo ao longo de centenas de milhares de anos. É facilmente possível ter 8, 9 ou um número ainda maior de estrelas todas unidas no mesmo sistema por milhões ou até bilhões de anos.

Mas se você quer um planeta localizado no centro de massa de todos eles? Isso não pode ocorrer naturalmente. Se alguém estivesse interessado em minimizar a energia necessária para construir tal sistema, no entanto, eles gastariam sua energia movendo e refinando um único planeta, em vez de manipular oito objetos diferentes de massa muito maior que eram tão difíceis de manusear quanto estrelas está. Jornada nas Estrelas: Picard pode ter acertado o aspecto sci-fi deste sistema, mas aqueles antigos construtores do sistema Aia tomaram uma decisão incrivelmente inútil se escolheram mover várias estrelas ao redor, em vez de um único planeta de baixa massa.

Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium com um atraso de 7 dias. Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .

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