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)

Quer saber mais?

Astrosfera:
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Vento estelar:
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Perda de massa estelar:
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70 Ophiuchi:
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Epsilon Eridani:
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61 Cygni:
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Observatório XMM-Newton:
ESA
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