«

»

fev 05

Cientistas finalmente estabelecem a correlação entre a velocidade de rotação estelar e o tempo de vida para estrelas de meia-idade

http://www.cfa.harvard.edu/sites/www.cfa.harvard.edu/files/images/pr/2015-01/1/hires.jpg

Cientistas com ajuda do Kepler tabularam a correlação entre a idade e velocidade do giro estelar, para estrelas de meia-idade. Crédito: CfA

Descobrir a velocidade de rotação de uma estrela em torno do seu eixo pode ser um desafio tortuoso. Tal medida é até relativamente simples se você está próximo e, é claro, no nosso Sistema Solar onde podemos observar uma região ativa (manchas solares) do Sol enquanto ela faz uma rotação completa. A partir daí deduzir a velocidade da rotação solar se torna óbvia? Nem tanto. A partir das observações das manchas solares concluímos que a velocidade em que o Sol gira depende de onde você olha. Sabemos que no equador solar o período de rotação é de 24,47 dias (terrestres), mas a taxa de rotação decresce a medida que se medimos regiões em outras latitudes, na direção dos polos. As regiões polares do Sol têm rotações diferenciadas: demoram até 38 dias para completar o giro em torno do eixo solar.

Por causa destes cenários, os astrônomos escolheram uma área de 26 graus a partir do equador solar, onde um grande número de manchas solares tende a aparecer, como ponto de referência. Nessa faixa a medição nos fornece um período de rotação médio de cerca de 25,38 dias.

Agora, uma vez que entendemos o Sol, quando olhamos para outras estrelas, constatamos na prática como é complicado medir suas rotações. Grande parte das estrelas estão distantes demais e não podem ser oticamente resolvidas para mapearmos suas manchas estelares. O que podemos medir é a diminuição no seu brilho causada pelas regiões ativas enquanto elas giram em torno da estrela. Podemos ver isso estudando a curva de luminosidade, similar à que analisamos na busca por exoplanetas em trânsito. Na prática, manchas estelares podem fazer com que missões como a do observatório espacial Kepler encontrem candidatos a exoplanetas falso-positivos devido a interferência eventual dessas regiões ativas que obscurecem sua luminosidade.

http://www.cfa.harvard.edu/sites/www.cfa.harvard.edu/files/images/pr/2015-01/2/hires.jpg

É muito mais fácil de saber a idade de estrelas jovens pois elas giram mais velozmente e tem maiores manchas estelares. Créditos: David A. Aguilar (CfA).

Determinando a Idade da Estrela

Estrelas entre 80% e 140% da massa do Sol foram objetos do estudo da rotação estelar conduzido por Søren Meibom (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) e sua equipe. Usando dados da missão Kepler os pesquisadores focaram no aglomerado estelar NGC 6819, com 2,5 bilhões de anos de idade, como parte de uma investigação continua das velocidades de rotação das estrelas.

O trabalho de Meibom et al. é parte de um estudo mais abrangente chamado de Kepler Cluster Study, para o qual Meibom é o líder principal. A análise usa os dados da missão primária de quatro anos do Kepler, anteriores ao da missão corrente K2, para estudar aglomerados estelares.

O objetivo principal é o de desenvolver um método preciso para se calcular as idades de estrelas, um método que o coautor Sydney Barnes (Leibniz Institute for Astrophysics) denomina ‘girocronologia’.

A velocidade de giro estelar é um fator crítico uma vez que as estrelas se tornam mais lentas a medida que envelhecem. Por outro lado, outros indicadores como o tamanho, temperatura e brilho permanecem relativamente constantes (as mudanças são bem mais lentas). Até então temos conseguido usar a velocidade rotacional para determinar a idade estelar apenas para estrelas de giro rápido em aglomerados estelares jovens. Além disso, as regiões ativas são relativamente mais frequentes e se destacam em estrelas jovens, tornando-as mais fáceis de medir. Os cientistas também foram ajudados uma vez que o padrão de cor e brilho em um aglomerado estelar pode fornecer uma boa leitura sobre a idade geral do próprio aglomerado estelar.

Dessa forma, nós podemos correlacionar o período de rotação com a idade estelar em instâncias específicas. No entanto, quando a idade da estrela supera os 600 milhões de anos, há uma grande lacuna de conhecimento entre estas estrelas jovens e as estrelas tão velhas quando o nosso Sol (4,6 bilhões de anos).

Quão rapidamente as estrelas com idades intermediária (600 milhões a 4,5 bilhões de anos) efetivamente giram? Neste vídeo, Meibom se refere a “lacuna de 4 bilhões de anos” dizendo que ela existe devido a nossa inabilidade de medir a rotação de estrela mais antigas. As jovens e rápidas estrelas jovens com grandes regiões ativas, onde suas mudanças no brilho são pronunciadas, nos revelam uma curva de luz com mais marcas que as estrelas antigas. Já, as condições observáveis em estrelas maduras, nas quais as regiões ativas são mais escassas somado a sua mais lenta rotação, ultrapassam as capacidades que nossos instrumentos de medição atualmente possuem para a medição do giro estelar.

Os dispositivos extremamente sensíveis do observatório espacial Kepler permitiram a medição do brilho de diversas estrela e permitiram aos astrônomos preencher as lacunas. Estudos do aglomerado estelar NGC 6811 produziram as primeiras medições do giro de estrelas com 1 bilhão de anos de idade em 2011. Agora, analisando dados do aglomerado NGC 6819, Meibom e sua equipe conseguiram medir a rotação de 30 estrelas com idades na faixa dos 2,5 bilhões de anos.

Agora nós podemos tabular a rotação versus a idade em um gráfico mais significativo, permitindo-nos extrapolar que quando o nosso Sol tinha 2,5 bilhões de anos de idade, ele girava em torno do seu eixo em apenas 18 dias (terrestres). Além disso sabemos agora que o Sol levava 11 dias (terrestres) para girar quando tinha 1 bilhão de anos de idade.

Um ‘relógio estelar’ como este pode nos ajudar a determinar quais estrelas possuem exoplanetas e se houve tempo para que a vida complexa eventualmente se desenvolva. Olhando mais adiante, o estudo dos exoplanetas similares a Terra que orbitam estrelas muito mais velhas nos dará pistas significativas sobre o futuro que nos espera aqui na Terra.

Agora conseguimos derivar idades precisas para um grande número de estrelas em nossa galáxia, ao medir seus períodos rotacionais. Esta é uma nova técnica importante para os astrônomos estudarem como se dá a evolução das estrelas e os objetos que as acompanham, além de servir na identificação de exoplanetas com idade suficiente para suportar o desenvolvimento da vida complexa.

O artigo assinado por Meibom et al., intitulado “A spin-down clock for cool stars from observations of a 2.5-billion-year-old cluster” foi publicado na Nature em 5 de janeiro de 2015 (abstract).

http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1501/1501.05651.pdf

Figura 1 – Diagrama relaciona o Período versus Idade versus Cor das estrelas. Crédito: Meibom et al. (CfA) – página 2

Fontes

CfA: Stars’ Spins Reveal Their Ages

Centauri Dreams: A Stellar Correlation: Spin and Age

Artigo Científico

Nature: A spin-down clock for cool stars from observations of a 2.5-billion-year-old cluster

ArXiv.org: A spin-down clock for cool stars from observations of a 2.5-billion-year-old cluster por Soren Meibom, Sydney A. Barnes, Imants Platais, Ronald L. Gilliland, David W. Latham, Robert D. Mathieu

._._.

Deixe uma resposta