ALMA revela novos pormenores das erupções de Proxima Centauri

A pouco mais de quatro anos-luz, Proxima Centauri é a estrela que está mais perto do nosso Sol, conhecida por ser uma anã M muito ativa. As suas erupções são bem conhecidas dos astrónomos que utilizam comprimentos de onda visíveis da luz.

Ilustração de uma erupção estelar na estrela Proxima Centauri. Crédito: NSF/AUI/NRAO da NSF/S. Dagnello 

 No entanto, um novo estudo utilizando observações com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) realça a atividade extrema desta estrela em comprimentos de onda rádio e no milimétrico, oferecendo informações excitantes sobre a natureza destas erupções, bem como sobre os potenciais impactos na habitabilidade dos seus planetas terrestres da zona habitável.

Conhecida por albergar um planeta potencialmente habitável, a estrela exibe uma grande atividade no visível. Tal como as erupções do nosso Sol, estes surtos libertam energia em todo o espetro eletromagnético e partículas energéticas estelares. Dependendo da energia e da frequência destas erupções, os planetas na zona habitável podem tornar-se inabitáveis, uma vez que as erupções retiram às atmosferas planetárias ingredientes necessários, como o ozono e a água.

Uma equipa científica liderada por Kiana Burton, da Universidade do Colorado, e Meredith MacGregor, da Universidade Johns Hopkins, utilizou dados de arquivo e novas observações do ALMA para estudar a atividade dos surtos nos comprimentos de onda milimétricos de Proxima Centauri. O pequeno tamanho da estrela e o seu forte campo magnético indicam que toda a sua estrutura interna é convectiva (ao contrário do Sol, que tem camadas convectivas e não convectivas), o que torna a estrela muito mais ativa. Os seus campos magnéticos ficam torcidos, desenvolvem tensão e acabam por se romper, enviando fluxos energéticos e partículas para o exterior naquilo que é observado como erupções.

"A atividade do nosso Sol não remove a atmosfera da Terra e, em vez disso, provoca belas auroras porque temos uma atmosfera espessa e um forte campo magnético para proteger o nosso planeta. Mas as erupções de Proxima Centauri são muito mais poderosas e sabemos que tem planetas rochosos na zona habitável. O que é que estas erupções estão a fazer às suas atmosferas? Haverá um fluxo tão grande de radiação e partículas que a atmosfera está a ser quimicamente modificada, ou talvez completamente destruída?" disse MacGregor.

Esta investigação representa o primeiro estudo multicomprimento de onda que utiliza observações milimétricas para desvendar um novo olhar sobre a física das erupções. Combinando 50 horas de observações do ALMA, utilizando tanto o conjunto completo de 12 metros como o ACA (Atacama Compact Array) de 7 metros, foi registado um total de 463 eventos eruptivos com energias entre 1024 e 1027 erg, e com uma duração breve entre 3 e 16 segundos.

"Quando vemos as erupções com o ALMA, vemos a radiação eletromagnética - a luz em vários comprimentos de onda. Mas se olharmos mais profundamente, estas erupções no rádio também nos dão uma forma de rastrear as propriedades dessas partículas e perceber o que está a ser libertado pela estrela", diz MacGregor. Para isso, a equipa caracterizou a chamada distribuição de frequência das erupções da estrela para mapear o número de surtos em função da sua energia.

Tipicamente, a inclinação desta distribuição tende a seguir uma função de lei de potência: as erupções mais pequenas (menos energéticas) ocorrem com mais frequência, enquanto as maiores e mais energéticas ocorrem com menos regularidade. Proxima Centauri tem tantas erupções que a equipa detetou muitas dentro de cada intervalo de energia. Além disso, a equipa foi capaz de quantificar a assimetria das erupções mais energéticas da estrela, descrevendo como a fase de decaimento dos surtos era muito mais longa do que a fase inicial da explosão.

As observações no rádio e nos comprimentos de onda milimétricos ajudam a determinar as energias associadas a estas explosões e às partículas. MacGregor salientou o papel fundamental do ALMA: "As erupções milimétricas parecem muito mais frequentes. É uma lei de potência diferente da que vemos nos comprimentos de onda óticos. Se olharmos apenas para os comprimentos de onda óticos, estamos a perder informação crítica. O ALMA é o único interferómetro milimétrico suficientemente sensível para estas medições".

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