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Detetados, pela primeira vez, os ventos estelares de três estrelas semelhantes ao Sol
16 de abril de 2024
 

Imagem da onda de choque (arco vermelho) criada pela enorme estrela gigante Zeta Ophiuchi numa nuvem de poeira interestelar. Os ventos ténues de estrelas da sequência principal, semelhantes ao Sol, são muito mais difíceis de observar.
Crédito: NASA e Equipa do Legado Hubble (STScI/AURA); reconhecimento - C. R. O'Dell (Universidade Vanderbilt)
 
     
 
 
 

Uma equipa internacional de investigadores detetou diretamente, pela primeira vez, ventos estelares de três estrelas semelhantes ao Sol, registando a emissão de raios X das suas astrosferas, e estabeleceu limites no ritmo de perda de massa das estrelas através dos seus ventos estelares. O estudo foi publicado na revista Nature Astronomy.

As astrosferas, análogos estelares da heliosfera que rodeia o nosso Sistema Solar, são bolhas de plasma muito quente sopradas pelos ventos estelares para o meio interestelar, um espaço cheio de gás e poeira. O estudo dos ventos estelares de estrelas de baixa massa, semelhantes ao Sol, permite-nos compreender a evolução estelar e planetária e, em última análise, a história e o futuro da nossa própria estrela e do nosso Sistema Solar. Os ventos estelares conduzem muitos processos que evaporam as atmosferas planetárias para o espaço e, por conseguinte, levam à perda de massa atmosférica.

Embora o escape atmosférico, durante uma hora ou mesmo um ano, seja minúsculo, este opera durante longos períodos geológicos. As perdas acumulam-se e podem ser um factor decisivo na evolução para um mundo habitável ou para uma rocha nua. Apesar da sua importância para a evolução das estrelas e dos planetas, os ventos das estrelas semelhantes ao Sol são notoriamente difíceis de determinar. Compostos principalmente por protões e eletrões, contêm também uma pequena quantidade de iões mais pesados e altamente carregados (por exemplo, oxigénio, carbono). São estes iões que, ao capturarem eletrões dos neutros do meio interestelar em torno da estrela, emitem raios X.

Detetada emissão de raios X de astrosferas

Uma equipa internacional liderada por Kristina Kislyakova, cientista sénior do Departamento de Astrofísica da Universidade de Viena, detetou pela primeira vez a emissão de raios X das astrosferas em torno de três estrelas semelhantes ao Sol, as chamadas estrelas de sequência principal, que são estrelas no auge da sua vida, e registou assim pela primeira vez esses ventos diretamente, o que lhes permite colocar restrições ao ritmo de perda de massa das estrelas através dos seus ventos estelares.

Estes resultados, baseados em observações com o telescópio espacial XMM-Newton, foram publicados na revista Nature Astronomy. Os investigadores observaram as impressões digitais espetrais (as chamadas linhas espetrais) dos iões de oxigénio com o XMM-Newton e conseguiram determinar a quantidade de oxigénio e, em última análise, a massa total do vento estelar emitido pelas estrelas. Para as três estrelas com astrosferas detetadas, de nome 70 Ophiuchi, epsilon Eridani e 61 Cygni, os investigadores estimaram as suas taxas de perda de massa em 66,5±11,1, 15,6±4,4 e 9,6±4,1 vezes a taxa de perda de massa solar, respetivamente. Isto significa que os ventos destas estrelas são muito mais fortes do que o nosso vento solar, o que pode ser explicado pela maior atividade magnética destas estrelas.

 
Imagem raios-X, pelo XMM-Newton, da estrela 70 Ophiuchi (esquerda) e a emissão de raios-X da região ("Annulus") que rodeia a estrela representada num espetro sobre a energia dos fotões de raios-X (direita). A maior parte da emissão consiste em fotões de raios X da própria estrela, mas dispersos no telescópio e através da câmara (aproximados pelo modelo mostrado com a linha azul), mas há uma contribuição significativa em torno da linha K-alfa do oxigénio a uma energia de 0,56 keV que tem origem na astrosfera estendida e não na estrela (esta contribuição está incluída no modelo vermelho).
Crédito: Kislyakova et al., Nature Astronomy
 

"No Sistema Solar, a emissão de troca de carga do vento solar já foi observada em planetas, cometas e na heliosfera e constitui um laboratório natural para estudar a composição do vento solar", explica a autora principal do estudo, Kristina Kislyakova. "Observar esta emissão em estrelas distantes é muito mais complicado devido ao carácter ténue do sinal. Para além disso, a distância às estrelas torna muito difícil separar o sinal emitido pela astrosfera da emissão real de raios X da própria estrela, parte da qual está 'espalhada' no campo de visão do telescópio devido a efeitos instrumentais. Desenvolvemos um novo algoritmo para separar as contribuições estelares e astrosféricas da emissão e detetámos sinais de troca de carga provenientes de iões de oxigénio do vento estelar e do meio interestelar neutro circundante de três estrelas da sequência principal. Esta foi a primeira vez que se detetou emissão de troca de carga em raios X de astrosferas de tais estrelas. As nossas taxas de perda de massa estimadas podem ser usadas como referência para modelos de ventos estelares e para expandir a nossa limitada evidência observacional para os ventos de estrelas semelhantes ao Sol."

O coautor Manuel Güdel, também da Universidade de Viena, acrescenta: "há mais de três décadas que se fazem esforços a nível mundial para comprovar a presença de ventos em torno de estrelas semelhantes ao Sol e para medir a sua força, mas até agora apenas evidências indiretas baseadas nos seus efeitos secundários na estrela ou no seu ambiente aludiam à sua existência; o nosso grupo tentou anteriormente detetar emissões de rádio dos ventos, mas apenas conseguiu estabelecer limites superiores para a força dos ventos, sem detetar os próprios ventos. Os nossos novos resultados, baseados em raios X, abrem caminho para encontrar e até mesmo obter imagens destes ventos diretamente e estudar as suas interações com os planetas circundantes".

"No futuro, este método de deteção direta de ventos estelares em raios X será facilitado graças a futuros instrumentos de alta resolução, como o espetrómetro X-IFU da missão europeia Athena. A alta resolução espetral do X-IFU resolverá a estrutura mais fina e o rácio de emissão das linhas de oxigénio (bem como outras linhas mais fracas), que são difíceis de distinguir com a resolução CCD do XMM, e fornecerá restrições adicionais sobre o mecanismo de emissão; emissão térmica das estrelas, ou troca de carga não térmica das astrosferas". - explica Dimitra Koutroumpa, investigadora do CNRS (Centre national de la recherche scientifique) e coautora do estudo.

// Universidade de Viena (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature Astronomy)

 


Astrosfera:
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Vento estelar:
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Perda de massa estelar:
Wikipedia

70 Ophiuchi:
Wikipedia

Epsilon Eridani:
Wikipedia

61 Cygni:
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Observatório XMM-Newton:
ESA
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