Estrelas 'legais' podem não ser tão únicas

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Cientistas da Rice University demonstraram que estrelas "frias" como o Sol compartilham comportamentos superficiais dinâmicos que influenciam seus ambientes energéticos e magnéticos. A atividade magnética estelar é a chave para saber se uma determinada estrela pode hospedar planetas que suportam vida. Crédito: NASA

As estrelas espalhadas pelo cosmos parecem diferentes, mas podem ser mais parecidas do que se pensava, de acordo com pesquisadores da Rice University.

Um novo trabalho de modelagem feito pelos cientistas do Rice mostra que estrelas "frias" como o sol compartilham os comportamentos dinâmicos da superfície que influenciam seus ambientes energéticos e magnéticos. Essa atividade magnética estelar é a chave para saber se uma determinada estrela hospeda planetas que poderiam sustentar vida.

O trabalho da pesquisadora de pós-doutorado de Rice, Alison Farrish, e dos astrofísicos David Alexander e Christopher Johns-Krull, aparece em um estudo publicado no The Astrophysical Journal. A pesquisa relaciona a rotação de estrelas frias com o comportamento de seu fluxo magnético de superfície, que por sua vez impulsiona a luminosidade coronal de raios-X da estrela, de uma forma que pode ajudar a prever como a atividade magnética afeta quaisquer exoplanetas em seus sistemas.

O estudo segue outro liderado por Farrish e Alexander, que mostrou que o "clima" espacial de uma estrela pode tornar os planetas em sua "zona Cachinhos Dourados" inabitáveis.

"Todas as estrelas giram para baixo ao longo de suas vidas à medida que perdem o momento angular e, como resultado, ficam menos ativas", disse Farrish. "Achamos que o Sol no passado era mais ativo e isso pode ter afetado a química atmosférica inicial da Terra. Portanto, pensar sobre como as emissões de energia mais altas das estrelas mudam em longas escalas de tempo é muito importante para os estudos de exoplanetas".

"De forma mais ampla, estamos pegando modelos desenvolvidos para o Sol e vendo como eles se adaptam bem às estrelas", disse Johns-Krull.

Os pesquisadores se propuseram a modelar como são estrelas longínquas com base nos dados limitados disponíveis. O spin e o fluxo de algumas estrelas foram determinados, junto com sua classificação - tipos F, G, K e M - que deu informações sobre seus tamanhos e temperaturas.

Eles compararam as propriedades do Sol, uma estrela do tipo G, por meio de seu número de Rossby, uma medida de atividade estelar que combina sua velocidade de rotação com seus fluxos de fluidos subterrâneos que influenciam a distribuição do fluxo magnético na superfície de uma estrela, com o que eles sabia de outras estrelas legais. Seus modelos sugerem que o "clima espacial" de cada estrela funciona da mesma maneira, influenciando as condições em seus respectivos planetas.

"O estudo sugere que as estrelas - pelo menos estrelas frias - não são muito diferentes umas das outras", disse Alexander. “Do nosso ponto de vista, o modelo de Alison pode ser aplicado sem medo ou favor quando olhamos para exoplanetas em torno das estrelas M ou F ou K, bem como, é claro, como outras estrelas G.

"Também sugere algo muito mais interessante para a física estelar estabelecida, que o processo pelo qual um campo magnético é gerado pode ser bastante semelhante em todas as estrelas frias. Isso é uma surpresa", disse ele. Isso pode incluir estrelas que, ao contrário do Sol, são convectivas até o núcleo.

"Todas as estrelas, como o Sol, fundem hidrogênio e hélio em seus núcleos e essa energia é carregada pela primeira vez na radiação de fótons em direção à superfície", disse Johns-Krull. “Mas atinge uma zona com cerca de 60% a 70% do caminho que é opaca demais, então começa a sofrer convecção. A matéria quente se move de baixo, a energia se irradia e a matéria mais fria cai de volta.

"Mas estrelas com menos de um terço da massa do Sol não têm uma zona radiativa; elas são convectivas em todos os lugares", disse ele. "Muitas ideias sobre como as estrelas geram um campo magnético dependem da existência de uma fronteira entre as zonas radiativa e de convecção, então você esperaria que estrelas que não têm essa fronteira se comportassem de maneira diferente. Este artigo mostra que, de várias maneiras, eles se comportam como o sol, uma vez que você se ajusta às suas peculiaridades".

Farrish, que recentemente obteve seu doutorado na Rice e começa em breve um pós-doutorado no Goddard Space Flight Center da NASA, observou que o modelo se aplica apenas a estrelas insaturadas.

"As estrelas mais magneticamente ativas são aquelas que chamamos de 'saturadas'", disse Farrish. “Em um certo ponto, um aumento na atividade magnética para de mostrar o aumento associado na emissão de raios X de alta energia. A razão pela qual despejar mais magnetismo na superfície da estrela não dá a você mais emissão ainda é um mistério.

"Por outro lado, o Sol está em regime insaturado, onde vemos uma correlação entre a atividade magnética e a emissão energética", disse ela. "Isso acontece em um nível de atividade mais moderado, e essas estrelas são interessantes porque podem fornecer ambientes mais hospitaleiros para os planetas".

"O resultado final é que as observações, que abrangem quatro tipos espectrais, incluindo estrelas totalmente e parcialmente convectivas, podem ser razoavelmente bem representadas por um modelo gerado a partir do sol", disse Alexander. “Também reforça a ideia de que mesmo que uma estrela que é 30 vezes mais ativa que o Sol possa não ser uma estrela de classe G, ela ainda é capturada pela análise que Alison fez”.

"Temos que deixar claro que não estamos simulando nenhuma estrela ou sistema específico", disse ele. "Estamos dizendo que estatisticamente, o comportamento magnético de uma estrela M típica com um número de Rossby típico se comporta de maneira semelhante ao do Sol, o que nos permite avaliar seu impacto potencial em seus planetas".

Um curinga crítico é o ciclo de atividade de uma estrela, que não pode ser incorporado aos modelos sem anos de observação. (O ciclo do Sol é de 11 anos, evidenciado pela atividade das manchas solares, quando as linhas do campo magnético estão mais distorcidas.)

Johns-Krull disse que o modelo ainda será útil de várias maneiras. "Uma das minhas áreas de interesse é estudar estrelas muito jovens, muitas das quais são, como estrelas de baixa massa, totalmente convectivas", disse ele. “Muitos deles têm material de disco ao seu redor e ainda estão formando planetas. A forma como eles interagem é mediada, pensamos, pelo campo magnético estelar.

"Então, o trabalho de modelagem de Alison pode ser usado para aprender sobre a estrutura em grande escala de estrelas muito magneticamente ativas e isso pode nos permitir testar algumas idéias sobre como essas estrelas jovens e seus discos interagem".

Minjing Li, um estudante visitante da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, é co-autor do artigo. Alexander é professor de física e astronomia e diretor do Rice Space Institute. Johns-Krull é professor de física e astronomia.

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Mais informações: Alison O. Farrish et al, Modeling Stellar Activity-rotation Relations in Unsaturated Cool Stars, The Astrophysical Journal (2021). DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ac05c7

Informações do diário: Astrophysical Journal

Fornecido pela Rice University

Fonte: Phys News / pela Rice University  / 09-08-2021

https://phys.org/news/2021-08-cool-stars-unique.html

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Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia). Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.

Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.

Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.

Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.

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