Jani Närhi / Universidade de Helsínquia
O perfil de rotação da V889 Herculis difere consideravelmente do Sol. Nem simulações computacionais previam isto.
Astrónomos da Universidade de Helsínquia descobriram que o perfil de rotação de uma estrela próxima, V889 Herculis, difere consideravelmente do do Sol. A observação fornece informações sobre a astrofísica estelar fundamental e ajuda a compreender a atividade solar, as suas manchas e erupções.
O Sol gira mais rapidamente no equador, ao passo que a rotação abranda nas latitudes mais elevadas e é mais lenta nas regiões polares. Mas uma estrela vizinha semelhante ao Sol, V889 Herculis, a cerca de 115 anos-luz de distância na direção da constelação de Hércules, gira mais depressa a uma latitude de cerca de 40 graus, enquanto que tanto o equador como as regiões polares giram mais lentamente.
Não foi observado um perfil de rotação semelhante em nenhuma outra estrela. O resultado é espantoso porque a rotação estelar tem sido considerada um parâmetro físico fundamental bem compreendido, mas tal perfil rotacional não foi previsto nem mesmo em simulações computacionais.
“Aplicámos uma técnica estatística recentemente desenvolvida aos dados de uma estrela conhecida que tem sido estudada na Universidade de Helsínquia há anos. Não estávamos à espera de ver tais anomalias na rotação estelar. As anomalias no perfil de rotação de V889 Herculis indicam que a nossa compreensão da dinâmica estelar e dos dínamos magnéticos é insuficiente”, explica o investigador Mikko Tuomi, que coordenou a investigação.
Dinâmica de uma bola de plasma
A estrela alvo, V889 Herculis, é muito parecida com um jovem Sol, contando uma história sobre a história e a evolução da nossa estrela. Tuomi salienta que é crucial compreender a astrofísica estelar para, por exemplo, prever fenómenos induzidos pela atividade na superfície solar, como manchas e erupções.
As estrelas são estruturas esféricas onde a matéria se encontra no estado de plasma, constituído por partículas carregadas. São objetos dinâmicos que se encontram num equilíbrio entre a pressão gerada pelas reações nucleares nos seus núcleos e a sua própria gravidade. Ao contrário de muitos planetas, não têm superfícies sólidas.
A rotação estelar não é constante em todas as latitudes – um efeito conhecido como rotação diferencial. É causado pelo facto de o plasma quente subir à superfície da estrela através de um fenómeno chamado convecção, que por sua vez tem um efeito na rotação local. Isto porque o momento angular tem de ser conservado e a convecção ocorre perpendicularmente ao eixo de rotação perto do equador, ao passo que é paralela ao eixo perto dos polos.
No entanto, muitos factores como a massa estelar, a idade, a composição química, o período de rotação e o campo magnético têm efeitos sobre a rotação e dão origem a variações nos perfis de rotação diferenciais.
Um método estatístico para determinar o perfil de rotação
Thomas Hackman, docente de astronomia, que participou na investigação, explica que o Sol tem sido a única estrela para a qual tem sido possível estudar o perfil de rotação.
“A rotação diferencial estelar é um factor crucial que tem um efeito na atividade magnética das estrelas. O método que desenvolvemos abre uma nova janela para o funcionamento interno de outras estrelas”.
Os astrónomos do Departamento de Física de Partículas e Astrofísica da Universidade de Helsínquia determinaram o perfil rotacional de duas estrelas jovens próximas aplicando uma nova modelação estatística a observações de brilho de longa linha de base. Os investigadores modelaram as variações periódicas nas observações, tendo em conta as diferenças no movimento aparente das manchas em diferentes latitudes. O movimento das manchas permitiu então estimar o perfil rotacional das estrelas.
A segunda das estrelas-alvo, LQ Hydrae, na direção da constelação de Hidra, está a girar como um corpo rígido – a rotação parece inalterada desde o equador até aos polos, o que indica que as diferenças são muito pequenas.
Observações do Observatório de Fairborn
Os investigadores baseiam os seus resultados nas observações das estrelas alvo realizadas com o observatório de Fairborn. O brilho das estrelas tem sido monitorizado com telescópios robóticos há cerca de 30 anos, o que permite conhecer o comportamento das estrelas durante um longo período de tempo.
Tuomi agradece o trabalho do astrónomo sénior Gregory Henry, da Universidade do Tennessee, EUA, que lidera a campanha de observação de Fairborn.
“Ao longo de muitos anos, o projeto de Greg tem sido extremamente valioso para compreender o comportamento de estrelas próximas. Quer a motivação seja estudar a rotação e as propriedades de estrelas jovens e ativas ou compreender a natureza de estrelas com planetas, as observações do Observatório de Fairborn têm sido absolutamente cruciais. É espantoso que, mesmo na era dos grandes observatórios espaciais, possamos obter informações fundamentais sobre a astrofísica estelar com pequenos telescópios terrestres de 40 cm”.
As estrelas alvo, V889 Herculis e LQ Hydrae, são ambas estrelas com cerca de 50 milhões de anos que, em muitos aspetos, se assemelham ao jovem Sol. Ambas giram muito depressa, com períodos de rotação de apenas cerca de um dia e meio. Por esta razão, as observações de brilho de longa linha de base contêm muitos ciclos de rotação. As estrelas foram selecionadas como alvos porque são observadas há décadas e porque ambas têm sido estudadas ativamente na Universidade de Helsínquia.
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