O QUE PODE UMA JOVEM ESTRELA ENSINAR-NOS SOBRE O NASCIMENTO DO NOSSO PLANETA, DO SOL E DO SISTEMA SOLAR? 3 de setembro de 2021
Esta imagem ilustra uma jovem estrela chamada GM Aurigae a comer partículas de gás e poeira de um disco protoplanetário, que está representado pelo material verde em redor da estrela brilhante.
Crédito: M. M. Romanova
A conhecida estrela no centro do nosso Sistema Solar teve milhares de milhões de anos para amadurecer e fornecer energia que nos é vital, cá na Terra. Mas, há muito tempo atrás, o nosso Sol era apenas uma estrela bebé em crescimento. Qual o aspeto do Sol quando era tão jovem? Este é um mistério que, se resolvido, pode ensinar-nos mais sobre a formação do nosso Sistema Solar e de outros sistemas estelares compostos de planetas e objetos cósmicos que orbitam estrelas.
"Detetámos milhares de planetas noutros sistemas estelares na nossa Galáxia, mas como é que surgiram todos estes planetas? Como é que a Terra foi formada? Isto é o que realmente me motiva," diz Catherine Espaillat, autora principal do artigo e professora associada de astronomia na Faculdade de Artes e Ciências da Universidade de Boston.
Um novo artigo científico, publicado na revista Nature por Espaillat e colaboradores, finalmente fornece novas pistas sobre quais as forças que estavam em jogo quando o nosso Sol estava na sua infância, detetando, pela primeira vez, uma mancha invulgar numa estrela bebé que revela novas informações sobre como as estrelas jovens crescem.
Quando uma estrela bebé está a formar-se, explica Espaillat, devora partículas de poeira e gás que giram à sua volta no que é chamado de disco protoplanetário. As partículas atingem a superfície da estrela num processo denominado acreção.
"Este é o mesmo processo pelo qual o Sol passou," diz Espaillat.
Os discos protoplanetários podem ser encontrados dentro de nuvens moleculares magnetizadas, que em todo o Universo são conhecidas pelos astrónomos como berçários de novas estrelas. Foi teorizado que os discos protoplanetários e as estrelas estão ligados por um campo magnético e que as partículas seguem o campo até à estrela. À medida que as partículas colidem com a superfície da estrela em crescimento, formam-se manchas quentes - regiões extremamente quentes e densas - nos pontos focais do processo de acreção.
Olhando para uma jovem estrela a cerca de 450 anos-luz da Terra, as observações de Espaillat e da sua equipa confirmam, pela primeira vez, a precisão dos modelos de acreção dos astrónomos desenvolvidos para prever a formação de manchas quentes. Esses modelos de computador até agora baseavam-se em algoritmos que calculam como a estrutura dos campos magnéticos direciona as partículas dos discos protoplanetários para colidirem com pontos específicos na superfície de estrelas em crescimento. Agora, os dados observáveis apoiam estes cálculos.
A equipa da Universidade de Boston, que inclui o estudante John Wendeborn e o investigador pós-doutorado Thanawuth Thanathibodee, estudou detalhadamente uma jovem estrela chamada GM Aurigae, localizada na nuvem molecular de Touro-Cocheiro da Via Láctea. Atualmente é impossível fotografar a superfície de uma estrela tão distante, diz Espaillat, mas são possíveis outros tipos de imagens, uma vez que diferentes partes da superfície de uma estrela emitem luz em diferentes comprimentos de onda. A equipa passou um mês a obter instantâneos diários da superfície de GM Aurigae, compilando conjuntos de dados em raios-X, no ultravioleta, infravermelho e no visível. Para espiar GM Aurigae, confiaram nos "olhos" do Hubble, do TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), do Swift e da rede global de telescópios do Observatório Las Cumbres.
Esta estrela em particular, GM Aurigae, completa uma rotação em cerca de uma semana, e nesse tempo os níveis de brilho devem atingir o pico e o mínimo à medida que a mancha quente se desloca para o lado oculto da estrela (da perspetiva da Terra) e novamente para o lado visível. Mas quando a equipa alinhou os seus dados lado a lado pela primeira vez, ficaram perplexos com o que viram.
"Vimos que houve um deslocamento [nos dados] de um dia," acrescentou Espaillat. Em vez de todos os comprimentos de onda atingirem o pico ao mesmo tempo, a radiação UV estava no seu brilho máximo cerca de um dia antes de todos os outros comprimentos de onda atingirem o seu. Ao início, pensaram que podiam ter recolhido dados imprecisos.
"Revimos os dados muitas vezes, verificámos os tempos e percebemos que não era um erro," diz. Eles descobriram que a mancha quente propriamente dita não é totalmente uniforme e que tem uma área dentro dela que é ainda mais quente que o resto.
"A mancha quente não é um círculo perfeito... é mais como um arco, em que uma parte desse arco é mais quente e densa do que o resto," explica Espaillat. A forma única explica o desalinhamento nos dados dos comprimentos de onda. Este é um fenómeno que nunca tinha sido visto antes numa mancha quente.
"Este [estudo] ensina-nos que as manchas quentes são pegadas na superfície estelar criadas pelo campo magnético," diz Espaillat. No passado, o Sol também teve manchas quentes - que são diferentes das manchas solares, áreas do nosso Sol que são mais frias do que o resto da superfície - concentradas nas áreas onde estava a comer partículas de um disco protoplanetário circundante de gás e poeira.
Eventualmente, os discos protoplanetários desaparecem, deixando para trás estrelas, planetas e outros objetos cósmicos que compõem um sistema estelar, diz Espaillat. Ainda há evidências do disco protoplanetário que alimentou o nosso Sistema Solar, salienta, que podem ser encontradas na existência da nossa cintura de asteroides e de todos os planetas. Espaillat diz que estudar estrelas jovens que partilham propriedades semelhantes com o nosso Sol é a chave para compreender o nascimento do nosso próprio planeta.
