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SWIFT testemunhou a fúria de uma anã vermelha em explosão colossal

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Ilustração da explosão no sistema DG CVn, um sistema binário constituído por duas pequenas estrelas, anãs vermelhas, que desencadeou uma série de poderosas erupções observadas pelo observatório espacial SWIFT da NASA . No seu auge, a proeminência inicial foi mais brilhante em raios-X do que a radiação combinada de ambas as estrelas em todos os comprimentos de onda sob condições regulares. Créditos: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA/S. Wiessinger

No dia 23 de abril de 2014, o satélite da NASA SWIFT (o observatório espacial caçador de explosões de raios gama) testemunhou uma sequência de erupções estelares, a mais forte, mais quente e de maior duração já vista a partir de uma anã vermelha nas proximidades do Sistema Solar. A explosão inicial desta série recordista foi até 10.000 vezes mais poderosa [1] que a maior erupção do nosso Sol até hoje já registrada (novembro/2003).

Stephen Drake, astrofísico do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, Greenbelt, Maryland, EUA, que deu uma palestra sobre esta “super-erupção” na reunião de agosto de 2014 na Divisão de Astrofísica de Alta Energia da Sociedade Astronómica Americana, explicou:

Costumávamos pensar que os grandes episódios de explosões de anãs vermelhas não duravam mais que um dia, mas o SWIFT detectou pelo menos sete erupções poderosas durante um período de cerca de duas semanas. Este foi um evento muito complexo.”

No seu pico, a explosão atingiu temperaturas na ordem dos 200 milhões de graus Celsius, algo superior a 12 vezes a temperatura no centro do nosso Sol.

A “super-erupção” foi originada em uma das estrelas de um sistema binário próximo conhecido como DG Canum Venaticorum, ou DG CVn, que reside a cerca de 60 anos-luz de distância. Neste sistema, as duas estrelas são anãs vermelhas tênues com um-terço da massa/tamanho do Sol. O par binário orbita entre si a cerca de três vezes a distância média entre a Terra e o Sol, uma separação relativamente pequena para o SWIFT definir qual das duas estrelas expeliu a erupção.

Rachel Osten, astrônoma do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, EUA, cientista adjunta do projeto do Telescópio Espacial James Webb da NASA, afirmou:

O sistema DG CVn tem sido pouco estudado porque não se encontra na nossa lista de observação de estrelas capazes de produzir grandes erupções. Nós não tínhamos ideia que DG CVn era capaz de fazer isto.

A maioria das estrelas situadas até 100 anos-luz do Sistema Solar são, como o Sol, estrelas de meia-idade. No entanto, cerca de 1.000 de anãs vermelhas jovens nascidas em outros lugares vagueiam por esta região. São estas anãs vermelhas que dão aos astrônomos a melhor oportunidade para estudar detalhadamente a atividade de alta-energia que normalmente acompanha a juventude estelar dos objetos desta classe espectral. Os astrônomos estimam que DG CVn nasceu há cerca de 30 milhões de anos, ou seja, tem menos de 0,7% da idade do Sistema Solar.

As estrelas sofrem erupções pelas mesmas razões que o Sol o faz. Em volta de regiões ativas da atmosfera de uma estrela (vistas em geral como manchas solares), os campos magnéticos tornam-se torcidos e energizados. Tal como ao torcer e esticar um elástico, tais ações permitem com que os campos acumulem energia. Eventualmente um processo denominado reconexão magnética desestabiliza os campos magnéticos, resultando na liberação explosiva da energia armazenada que vemos como uma proeminência. A erupção emite radiação em todo o espectro eletromagnético, desde o rádio e o infravermelho, passando pela luz visível, até o ultravioleta até os raios-X.

O caçador SWIFT reagiu e entrou em ação

No dia 23 de abril, 17:07 EDT a onda crescente de raios-X da super-erupção da DG CVn acionou o instrumento BAT (Burst Alert Telescope) do observatório espacial SWIFT. Poucos segundos depois da detecção de uma forte liberação de radiação, o BAT calculou a posição inicial, decidiu se a atividade merecia ser investigada por outros instrumentos do SWIFT e informou a posição ao satélite. Neste caso, o SWIFT virou-se para observar a fonte em maior detalhe e, ao mesmo tempo, notificou os astrônomos em todo o mundo da existência de um poderoso evento em progresso.

Adam Kowalski, também do Instituto Goddard, lider do estudo deste evento declarou:

Durante cerca de três minutos após o alarme do dispositivo BAT, o brilho do clarão em raios-X foi maior do que a luminosidade combinada de ambas as estrelas em todos os comprimentos de onda em condições normais. As erupções desta magnitude, oriundas de anãs vermelhas, são muito raras.

O brilho da estrela do sistema DG CVn no espectro visível e no ultravioleta, medido tanto por observatórios terrestres quanto pelo telescópio ótico/ultravioleta do SWIFT, subiu 10 e 100 vezes, respectivamente. A produção inicial de raios-X, medida pelo telescópio de raios-X do SWIFT, faz a mais intensa atividade do nosso Sol já registrada ‘passar vergonha’ perto desta … [1]

A classificação solar não tem escala para esse tipo de explosão

As maiores explosões do nosso Sol são classificadas como eXtraordinárias (classe X), medindo a quantidade de raios-X emitida pelos clarões solares. Stephen Drake explicou:

A maior proeminência solar já registada ocorreu em novembro de 2003 e foi classificada como X 45. Agora, comparando, se a proeminência de DG CVn fosse observada à mesma distância que a Terra está do Sol, teria sido medida como cerca de 10.000 vezes mais poderosa, e levaria uma classificação de magnitude na faixa de X 100.000.

Efeito cascata

Mas os eventos ainda não tinham acabado. Três horas depois da explosão inicial, em uma fase decrescente de raios-X, a anã vermelha explodiu com outra explosão quase tão intensa como a primeira. As duas super-erupções podem ser um exemplo de erupção “aquiescente” ou “complacente”, muitas vezes observadas aqui no Sol, onde uma explosão em uma região ativa desencadeia uma explosão em outra região ativa.

Durante os 11 dias seguintes, o observatório SWIFT detectou uma série de erupções sucessivamente mais fracas. Osten compara a sequência decrescente de explosões como réplicas que se seguem após um grande terremoto. No final, a estrela demorou um total de 20 dias para retornar ao seu nível normal de emissão de raios-X.

Causas?

Como é que uma estrela com apenas um-terço do tamanho/massa do Sol consegue produzir uma erupção assim tão poderosa? O fator-chave deste comportamento é sua rápida rotação, um ingrediente crucial para amplificar seus campos magnéticos. A estrela em DG CVn tem um período de rotação inferior a um dia, cerca de 30 vezes mais rápido que o do nosso Sol. Nosso Sol também girava mais depressa na sua juventude e pode muito bem ter produzido as suas próprias super-proeminências mas, felizmente para nós, parece não mais ser capaz de fazê-lo.

Os astrônomos estão analisando os dados das explosões de DG CVn para melhor entender este evento em particular bem como se comportam as estrelas jovens no geral. Eles suspeitam que este sistema provavelmente libera inúmeras erupções menores porém mais frequentes e planejam vigiar erupções futuras com a ajuda do SWIFT.

Nota

[1] As anãs vermelhas jovens são conhecidas pela sua variabilidade. Explosões desta magnitude podem ser extremamente prejudiciais ao desenvolvimento da vida, ou seja, impactam a habitabilidade em sistemas solares hospedados por anãs vermelhas.

Fonte

NASA: NASA’s SWIFT Mission Observes Mega Flares from a Mini Star

._._.

1 menção

  1. ESO: as maiores explosões no Universo são originadas pelos magnetares mais fortes » O Universo - Eternos Aprendizes

    […] raros podem ocorrer durante horas [1]. Uma destas explosões de longa duração foi captada pelo satélite Swift a 9 de dezembro de 2011 e chamada GRB 111209A. Foi simultaneamente uma das mais longas e mais […]

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