Swift observa super - proeminências de mini-estrela

Impressão de artista de DG CVn, um binário constituído por duas anãs vermelhas, que desencadeou uma série de poderosas erupções observadas pelo satélite 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 normais.  Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA/S. Wiessinger

No dia 23 de Abril, o satélite Swift da NASA detectou a sequência de erupções estelares mais forte, mais quente e de mais longa duração alguma vez observada de uma anã vermelha próxima. A explosão inicial desta série recorde foi até 10.000 vezes mais poderosa que a maior erupção solar já registada. Costumávamos pensar que os grandes episódios de actividade das 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," afirma Stephen Drake, astrofísico do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado americano de Maryland, que deu uma palestra sobre a "super-erupção" na reunião de Agosto da Divisão de Astrofísica de Alta Energia da Sociedade Astronómica Americana. "Este foi um evento muito complexo."

No seu auge, a proeminência atingiu temperaturas na ordem dos 200 milhões de graus Celsius, superior a 12 vezes a temperatura no centro do Sol. A "super-erupção" veio de uma das estrelas num sistema binário próximo conhecido como DG Canum Venaticorum, ou DG CVn, situado a cerca de 60 anos-luz de distância. Ambas as estrelas são anãs vermelhas ténues com um-terço da massa e tamanho do Sol. Orbitam-se uma à outra a cerca de três vezes a distância média entre a Terra e o Sol, uma separação demasiado pequena para o Swift determinar qual das estrelas libertou a proeminência.

Este sistema é pouco estudado porque não se encontrava na nossa lista de observação de estrelas capazes de produzir grandes proeminências," afirma Rachel Osten, astrónoma do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, EUA, e cientista adjunta do projecto do Telescópio Espacial James Webb da NASA, agora em construção. "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, de meia-idade. Mas mais ou menos um milhar de anãs vermelhas jovens nascidas noutros lugares vagueiam por esta região, e estas estrelas dão aos astrónomos a melhor oportunidade para estudar detalhadamente a actividade de alta-energia que normalmente acompanha a juventude estelar. Os astrónomos estimam que DG CVn nasceu há cerca de 30 milhões de anos, o que faz com que tenha menos de 0,7% da idade do Sistema Solar.

As estrelas produzem proeminências pela mesma razão que o Sol. Em redor de regiões activas da atmosfera de uma estrela, os campos magnéticos tornam-se torcidos e distorcidos. Tal como ao torcer e esticar um elástico, estes permitem com que os campos acumulem energia. Eventualmente um processo denominado reconexão magnética destabiliza os campos, resultando na libertação explosiva da energia armazenada que vemos como uma proeminência. A erupção emite radiação em todo o espectro electromagnético, desde o rádio, passando pelo visível, ultravioleta e raios-X.

Às 22:03 de dia 23 de Abril (hora de Portugal), a onda crescente de raios-X da super-erupção de DG CVn accionou o instrumento BAT (Burst Alert Telescope) do Swift. Poucos segundos depois da detecção de uma forte libertação de radiação, o BAT calcula a posição inicial, decide se a actividade merece ser investigada por outros instrumentos e, em caso afirmativo, envia a posição ao satélite. Neste caso, o Swift virou-se para observar a fonte em maior detalhe e, ao mesmo tempo, notificou os astrónomos em todo o mundo da existência de um poderoso evento em progresso.

"Durante cerca de três minutos após o alarme do BAT, o brilho da proeminência em raios-X foi maior do que a luminosidade combinada de ambas as estrelas em todos os comprimentos de onda em condições normais," comenta Adam Kowalski, também de Goddard que lidera o estudo detalhado do evento. "As erupções deste tamanho, oriundas de anãs vermelhas, são muito raras. O brilho da estrela no visível e no ultravioleta, medido tanto por observatórios terrestres como pelo Telescópio Óptico/Ultravioleta do Swift, subiu 10 e 100 vezes, respectivamente. A produção inicial de raios-X, medida pelo Telescópio de Raios-X do Swift, arrasa a mais intensa actividade solar já registada.

As maiores explosões estelares são classificadas como extraordinárias, ou classe X, proeminências solares com base na sua emissão em raios-X. "A maior proeminência solar já registada ocorreu em Novembro de 2003 e está classificada como X 45," explica Drake. "A proeminência de DG CVn, se fosse observada à mesma distância que a Terra está do Sol, teria sido cerca de 10.000 vezes mais poderosa, com uma classificação de aproximadamente X 100.000. Mas ainda não tinha acabado. Três horas depois da explosão inicial, já numa fase decrescente de raios-X, o sistema explodiu com outra proeminência quase tão intensa como a primeira. As primeiras duas erupções podem ser um exemplo de erupção "simpática", muitas vezes observadas no Sol, onde uma explosão numa região activa desencadeia uma explosão noutra região activa.

Durante os 11 dias seguintes, o Swift detectou uma série de erupções sucessivamente mais fracas. Osten compara a sequência decrescente de proeminências com réplicas que se seguem após um grande sismo. Ao todo, a estrela demorou um total de 20 dias a voltar ao seu nível normal de emissão de raios-X. Como é que uma estrela com apenas um-terço do tamanho do Sol consegue produzir uma erupção assim tão poderosa?

O factor-chave é a sua rápida rotação, um ingrediente crucial para amplificar 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. O Sol também girava muito mais depressa na sua juventude e pode muito bem ter produzido as suas próprias super-proeminências mas, felizmente [para nós], parece já não ser capaz de o fazer. Os astrónomos estão agora a analisar os dados das proeminências de DG CVn para melhor compreender o evento em particular e as estrelas jovens no geral. Eles suspeitam que o sistema provavelmente desencadeia inúmeras erupções mais pequenas mas mais frequentes e planeiam vigiar erupções futuras com a ajuda do Swift.

Fonte: Astronomia OnLine - Portugal