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Uma nova pesquisa liderada pela NASA fornece uma visão mais detalhada de uma estrela próxima que se parece com o nosso jovem Sol. O trabalho permite que os cientistas entendam melhor como o nosso Sol pode ter sido quando era jovem e como ele pode ter moldado a atmosfera do nosso planeta e o desenvolvimento da vida na Terra.
Muitas pessoas sonham em encontrar uma versão mais jovem de si mesmas para trocar conselhos, identificar as origens de suas características definidoras e compartilhar esperanças para o futuro. Com 4,65 bilhões de anos, nosso Sol é uma estrela de meia-idade. Os cientistas costumam ficar curiosos para saber exatamente quais propriedades permitiram ao nosso Sol, em seus anos mais jovens, sustentar a vida nas proximidades da Terra.
Ilustração de como o Sol pode ter sido há 4 bilhões de anos, na época em que a vida se desenvolveu na Terra.
Créditos: Goddard Space Flight Center / Conceptual Image Lab da NASA
Sem uma máquina do tempo para transportar cientistas bilhões de anos atrás, refazer a atividade inicial de nossa estrela pode parecer uma façanha impossível. Felizmente, na galáxia da Via Láctea - o segmento cintilante e espiralado do Universo onde nosso Sistema Solar está localizado - existem mais de 100 bilhões de estrelas. Um em cada dez compartilha características com nosso Sol, e muitos estão nos estágios iniciais de desenvolvimento.
“Imagine que eu queira reproduzir a foto de um adulto de um bebê quando ele tinha um ou dois anos de idade e todas as fotos foram apagadas ou perdidas. Eu olharia para uma foto deles agora, e as fotos de seus parentes próximos mais ou menos dessa idade, e a partir daí, reconstruiria suas fotos de bebês”, disse Vladimir Airapetian, astrofísico sênior da Divisão de Heliofísica do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, e primeiro autor do novo estudo. “Esse é o tipo de processo que estamos seguindo aqui - observar as características de uma jovem estrela semelhante à nossa, para entender melhor como era nossa própria estrela em sua juventude e o que lhe permitiu promover a vida em um de seus planetas próximos”.
Kappa 1 Ceti é um análogo solar. A estrela está localizada a cerca de 30 anos-luz de distância (em termos espaciais, é como um vizinho que mora na rua ao lado) e é estimada entre 600 a 750 milhões de anos, mais ou menos a mesma idade que nosso Sol tinha quando a vida se desenvolveu na terra. Ele também tem massa e temperatura de superfície semelhantes ao nosso Sol, disse o segundo autor do estudo, Meng Jin, um heliofísico do SETI Institute e do Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory, na Califórnia. Todos esses fatores fazem de Kappa 1 Ceti um “gêmeo” de nosso jovem Sol na época em que a vida surgiu na Terra e um importante alvo de estudo.
Airapetian, Jin e vários colegas adaptaram um modelo solar existente para prever algumas das características mais importantes, embora difíceis de medir, do Kappa 1 Ceti. O modelo se baseia na entrada de dados de uma variedade de missões espaciais, incluindo o telescópio espacial Hubble da NASA / ESA , o satélite de pesquisa de exoplanetas em trânsito da NASA e as missões NICER , e o XMM-Newton da ESA . A equipe publicou seu estudo hoje no The Astrophysical Journal.
Star Power
Como as crianças pequenas, as estrelas das crianças pequenas são conhecidas por suas altas explosões de energia e atividade. Para as estrelas, uma das maneiras pelas quais essa energia reprimida é liberada é na forma de um vento estelar.
Os ventos estelares, como as próprias estrelas, são compostos principalmente de um gás superquente conhecido como plasma, criado quando as partículas de um gás se dividem em íons carregados positivamente e elétrons carregados negativamente. O plasma mais energético, com a ajuda do campo magnético de uma estrela, pode disparar da parte mais externa e mais quente da atmosfera de uma estrela, a corona, em uma erupção, ou fluir de forma mais constante em direção aos planetas próximos como o vento estelar. “O vento estelar flui continuamente de uma estrela em direção aos planetas próximos, influenciando o ambiente desses planetas”, disse Jin.
Estrelas mais jovens tendem a gerar ventos estelares mais quentes e vigorosos e erupções de plasma mais poderosas do que as estrelas mais velhas. Essas explosões podem afetar a atmosfera e a química dos planetas próximos e, possivelmente, até catalisar o desenvolvimento de matéria orgânica - os blocos de construção da vida - nesses planetas.
O vento estelar pode ter um impacto significativo nos planetas em qualquer fase da vida. Mas os ventos estelares fortes e altamente densos das estrelas jovens podem comprimir os escudos magnéticos de proteção dos planetas circundantes, tornando-os ainda mais suscetíveis aos efeitos das partículas carregadas.
Um conceito artístico de uma ejeção de massa coronal atingindo a fraca magnetosfera da Terra jovem.
Créditos: NASA / GSFC / CIL
Nosso Sol é um exemplo perfeito. Em comparação com agora, em sua infância, nosso Sol provavelmente girava três vezes mais rápido, tinha um campo magnético mais forte e emitia radiação e partículas de alta energia mais intensas. Hoje em dia, para espectadores sortudos, o impacto dessas partículas às vezes é visível perto dos polos do planeta como aurora ou as luzes do norte e do sul. Airapetian diz que há 4 bilhões de anos, considerando o impacto do vento do nosso Sol naquela época, essas luzes tremendas eram provavelmente visíveis de muitos outros lugares ao redor do globo.
Esse alto nível de atividade na nascência do nosso Sol pode ter empurrado para trás a magnetosfera protetora da Terra, e fornecido ao planeta - não perto o suficiente para ser incendiado como Vênus, nem distante o suficiente para ser negligenciado como Marte - com a química atmosférica certa para a formação da biologia moléculas.
Processos semelhantes podem estar se desenvolvendo em sistemas estelares em nossa galáxia e Universo.
“É meu sonho encontrar um exoplaneta rochoso no estágio em que nosso planeta se encontrava há mais de 4 bilhões de anos, sendo moldado por sua jovem estrela ativa e quase pronto para hospedar a vida”, disse Airapetian. “Entender como era nosso Sol exatamente quando a vida estava começando a se desenvolver na Terra nos ajudará a refinar nossa busca por estrelas com exoplanetas que podem eventualmente hospedar vida”.
Um Solar Twin
Embora os análogos solares possam ajudar a resolver um dos desafios de espreitar o passado do Sol, o tempo não é o único fator complicador no estudo de nosso jovem Sol. Também há distância.
Temos instrumentos capazes de medir com precisão o vento estelar de nosso próprio Sol, chamado de vento solar . No entanto, ainda não é possível observar diretamente o vento estelar de outras estrelas da nossa galáxia, como Kappa 1 Ceti, porque estão muito distantes.
Quando os cientistas desejam estudar um evento ou fenômeno que não podem observar diretamente, a modelagem científica pode ajudar a preencher as lacunas. Modelos são representações ou previsões de um objeto de estudo, construídas com base em dados científicos existentes. Enquanto os cientistas já modelaram o vento estelar desta estrela, Airapetian disse, eles usaram suposições mais simplificadas.
A base para o novo modelo do Kappa 1 Ceti de Airapetian, Jin e colegas é o Alfvén Wave Solar Model, que está dentro do Space Weather Modeling Framework desenvolvido pela Universidade de Michigan. O modelo funciona inserindo informações conhecidas sobre uma estrela, incluindo seu campo magnético e dados da linha de emissão ultravioleta, para prever a atividade do vento estelar. Quando o modelo foi testado em nosso Sol, ele foi validado e verificado em relação aos dados observados para verificar se suas previsões são precisas.
“É capaz de modelar os ventos e a coroa de nossa estrela com alta fidelidade”, disse Jin. “E é um modelo que podemos usar em outras estrelas também, para prever seu vento estelar e, assim, investigar a habitabilidade. Isso é o que fizemos aqui”.
Estudos anteriores se basearam em dados coletados pelo Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) e Hubble Space Telescope (HST) para identificar Kappa 1 Ceti como um proxy solar jovem e reunir as entradas necessárias para o modelo, como campo magnético e ultravioleta dados da linha de emissão.
“Cada modelo precisa de dados para obter resultados”, disse Airapetian. “Para obter resultados úteis e precisos, os dados de entrada precisam ser dados sólidos, idealmente de várias fontes ao longo do tempo. Temos todos esses dados do Kappa 1 Ceti, mas realmente os sintetizamos neste modelo preditivo para ir além dos estudos puramente observacionais anteriores da estrela”.
Airapetian compara o modelo de sua equipe a um relatório médico. Para obter uma imagem completa de como está o paciente, o médico provavelmente conversará com ele, reunirá marcadores como frequência cardíaca e temperatura e, se necessário, realizará vários testes mais especializados, como um exame de sangue ou ultrassom. Eles provavelmente formularão uma avaliação precisa do bem-estar do paciente com uma combinação dessas métricas, não apenas uma.
Da mesma forma, usando muitas informações sobre o Kappa 1 Ceti coletadas em diferentes missões espaciais, os cientistas são mais capazes de prever sua coroa e o vento estelar. Como o vento estelar pode afetar o escudo magnético de um planeta próximo, ele desempenha um papel importante na habitabilidade. A equipe também está trabalhando em outro projeto, examinando mais de perto as partículas que podem ter surgido das primeiras erupções solares, bem como a química prebiótica na Terra.
Os pesquisadores esperam usar seu modelo para mapear os ambientes de outras estrelas semelhantes ao Sol em vários estágios de vida.
Especificamente, eles têm os olhos na estrela infantil EK Dra - a 111 anos-luz de distância e apenas 100 milhões de anos - que provavelmente está girando três vezes mais rápido e disparando mais chamas e plasma do que o Kappa 1 Ceti. Documentar como essas estrelas semelhantes de várias idades diferem umas das outras ajudará a caracterizar a trajetória típica de vida de uma estrela.
O trabalho deles, disse Airapetian, é "olhar para nosso próprio Sol, seu passado e seu possível futuro, através das lentes de outras estrelas".
Para aprender mais sobre a tempestuosa juventude do nosso Sol, assista a este vídeo e veja como a energia do nosso jovem Sol - 4 bilhões de anos atrás - ajudou a criar moléculas na atmosfera da Terra, permitindo que ela se aquecesse o suficiente para incubar a vida.
Imagem do banner: Uma visão do Sol do Telescópio de Imagem ultravioleta Extremo no Observatório Solar e Heliosférico da ESA / NASA, ou SOHO. Créditos: ESA / NASA
Por Alison Gold
Goddard Space Flight Center da NASA , Greenbelt, Md.
Fonte: NASA / Editora: Denise Hill / 04-08-2021
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/nasa-model-describes-nearby-star-which-resembles-ours-in-its-youth
Obrigado
pela sua visita e volte sempre!
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.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br
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