Desvendando os Segredos do Universo: O Poder dos Campos Magnéticos em Estrelas Gigantes

Por , em 26.11.2023

A Terra está caminhando para um fim inevitável. Daqui a bilhões de anos, o Sol esgotará suas reservas de hidrogênio e se transformará em uma gigante vermelha, uma estrela colossal que incinerará e, por fim, engolirá a Terra e seus planetas vizinhos.

Para os cientistas que estudam o espaço, as gigantes vermelhas apresentam uma oportunidade única. Essas estrelas são cruciais para compreender uma variedade de fenômenos cósmicos, desde estrelas nascentes até os enigmáticos anões brancos. Isso se deve, em grande parte, aos campos magnéticos profundos dentro dessas estrelas, que influenciam significativamente sua evolução.

Enquanto os campos magnéticos na superfície das estrelas são geralmente bem compreendidos, as atividades em seus núcleos permanecem em grande parte um mistério. No entanto, isso está começando a mudar com as gigantes vermelhas, pois elas são particularmente adequadas para estudos magnéticos internos profundos. Os pesquisadores utilizam sismos estelares, pequenas vibrações na superfície, para obter informações sobre o funcionamento interno das estrelas.

Tim Bedding, especialista no estudo de estrelas gigantes vermelhas da Universidade de Sydney, destacou a utilidade desses sismos estelares para sondar profundamente os núcleos das gigantes vermelhas.

Recentemente, pesquisadores da Universidade de Toulouse fizeram avanços significativos nessa área. Eles decodificaram sismos estelares em várias gigantes vermelhas no ano passado e descobriram campos magnéticos em mais 11 gigantes vermelhas no início deste ano. Essas descobertas sugerem que os núcleos dessas estrelas gigantes são mais complexos do que se pensava anteriormente.

Campos magnéticos próximos ao núcleo de uma estrela desempenham um papel vital na mistura de produtos químicos dentro da estrela, influenciando sua evolução. Ao incorporar o magnetismo interno nos modelos estelares, os cientistas esperam determinar as idades das estrelas com mais precisão. Isso poderia ter implicações de longo alcance, como determinar as idades de planetas distantes e potencialmente habitáveis e compreender as cronologias da formação de galáxias.

Lisa Bugnet, astrofísica do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria, destacou a ausência de magnetismo nos modelos estelares atuais e a necessidade de entender suas características e força para uma modelagem mais precisa.

O núcleo de uma estrela só pode ser examinado através da asterossismologia, o estudo dos sismos estelares. Assim como as ondas sísmicas ajudam a mapear o interior da Terra, os sismos estelares fornecem informações sobre a estrutura interna e composição das estrelas. Bugnet compara isso a analisar o som de um sino para entender suas propriedades.

Para estudar esses fenômenos em gigantes vermelhas, os cientistas contam com dados do telescópio Kepler da NASA, que monitorou o brilho de mais de 180.000 estrelas. Esses dados ajudam a detectar mudanças sutis na luz estelar causadas por sismos estelares, que afetam tanto o tamanho quanto o brilho da estrela.

Decodificar essas oscilações é complexo. Elas consistem em dois tipos: modos de pressão acústica (p-modos), que são ondas sonoras nas regiões externas, e modos de gravidade (g-modos), ondas de frequência mais baixa principalmente no núcleo. Em estrelas como o nosso sol, os p-modos são mais observáveis, enquanto os g-modos, influenciados por campos magnéticos internos, são mais difíceis de detectar.

Em 2011, Paul Beck e sua equipe na KU Leuven usaram dados do Kepler para mostrar que as gigantes vermelhas têm uma combinação de p-modos e g-modos, conhecidos como modos mistos. Esses modos mistos são cruciais para estudar os núcleos das gigantes vermelhas. Eles revelaram que os núcleos das gigantes vermelhas giram mais lentamente do que suas camadas externas, contradizendo suposições anteriores e sugerindo um elemento ausente nos modelos: magnetismo.

No ano passado, Gang Li, agora na KU Leuven, procurou nos dados do Kepler sinais de modos mistos indicando campos magnéticos nos núcleos de gigantes vermelhas. Ele descobriu várias instâncias desse fenômeno, que normalmente produzem um sinal simétrico. No entanto, Li e sua equipe encontraram assimetrias em algumas gigantes vermelhas, indicando campos magnéticos até 2.000 vezes mais fortes do que um ímã de geladeira típico.

Uma gigante vermelha em particular surpreendeu-os: seu sinal de modo misto estava invertido, sugerindo que seu campo magnético poderia estar inclinado. Essa descoberta de Sébastien Deheuvels e sua equipe em Toulouse poderia ajudar a determinar a orientação dos campos magnéticos, vital para atualizar modelos de evolução estelar.

Um segundo estudo liderado por Deheuvels usou a asterossismologia de modos mistos para detectar campos magnéticos nos núcleos de 11 gigantes vermelhas. Aqui, a equipe explorou como esses campos afetavam as propriedades dos g-modos, o que pode potencialmente estender essa pesquisa além das gigantes vermelhas.

Conny Aerts, astrofísica da KU Leuven, vê esses desenvolvimentos como uma renascença no estudo da evolução estelar, com implicações para a compreensão das estrelas e nosso lugar no universo. Atualmente, só conhecemos a idade exata de uma estrela, o Sol. Para as outras estrelas, as idades são estimadas com base na rotação e massa. Incluir o magnetismo interno poderia levar a estimativas de idade mais precisas, auxiliando na busca por vida extraterrestre e na arqueologia galáctica.

O estudo dos campos magnéticos dentro das estrelas ainda está em sua infância, com muitas incógnitas sobre como as estrelas evoluem. Para Aerts, há beleza nessa incerteza, enfatizando a inventividade da natureza.

A reportagem de Jackson Ryan sobre este tópico foi parcialmente financiada pelo Programa de Jornalista Residente em Ciência do ISTA. Esta história, originalmente da Quanta Magazine, é reproduzida com permissão da Fundação Simons, que visa aprimorar a compreensão pública da ciência por meio da cobertura de desenvolvimentos de pesquisa em matemática, ciências físicas e da vida. [Wired]

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