Nova simulação revela os interiores agitados de estrelas gigantes

Entender as estrelas é crucial na astronomia, pois elas desempenham um papel vital na compreensão dos vastos processos cósmicos. No nível básico, a função de uma estrela é direta. Ocorre um equilíbrio intrínseco: enquanto a gravidade tenta colapsar a estrela, a compressão aquece e densifica seu núcleo, desencadeando a fusão nuclear. 

Uma simulação de convecção dentro de uma estrela. Crédito: E.H. Anders et al

Esta fusão cria calor e pressão que, por sua vez, contrariam a força da gravidade. Durante a fase de sequência principal de uma estrela, essas forças se equilibram, dando à estrela sua vitalidade característica.

No entanto, essa descrição simplista obscurece a complexidade subjacente. A intricada interação entre essas forças e os processos ocorrentes no interior das estrelas exige modelos computacionais avançados para uma representação precisa. Apesar dos avanços tecnológicos, ainda é desafiador modelar o interior das estrelas de forma que coincida perfeitamente com o que observamos em suas superfícies. Mas, com a introdução de novas simulações, estamos gradualmente preenchendo essa lacuna.

Em estrelas, enquanto a pressão interna e o peso gravitacional geralmente estão em equilíbrio, o fluxo de calor não é. Este calor e energia, originados no núcleo estelar, precisam encontrar uma rota de escape. Há duas formas principais pelas quais isso ocorre: a troca radiativa e o fluxo convectivo.

Na troca radiativa, raios gama de alta energia no núcleo colidem e se dispersam, perdendo energia enquanto se movem em direção à superfície da estrela. A densidade intensa do interior estelar pode retardar esse processo, fazendo com que demore milênios para que esses raios gama alcancem a superfície e escapem. Por outro lado, o fluxo convectivo funciona de forma diferente. 

Aqui, o material quente próximo ao centro de uma estrela tenta se expandir, movendo-se em direção à superfície. Simultaneamente, o material mais frio próximo à superfície condensa e desce em direção ao núcleo. Esse movimento cíclico facilita a transferência de energia térmica para a superfície da estrela.

A convecção não apenas complica o interior das estrelas, mas, devido a fatores como viscosidade e vórtices turbulentos, é extremamente desafiador modelá-la. Além disso, dependendo da massa da estrela, pode haver variações nas zonas radiativas e convectivas. Estrelas pequenas são predominantemente convectivas. Em contraste, estrelas como o Sol possuem uma zona radiativa interna e uma zona convectiva externa. No caso de estrelas massivas, a configuração é invertida.

Um fenômeno interessante associado à convecção é a flutuação ou “cintilação” no brilho das estrelas. A convecção pode fazer com que a superfície de uma estrela oscile, semelhante a uma panela de água fervente, resultando em variações sutis em seu brilho. Um estudo recente examinou em profundidade essa relação entre convecção e cintilação. 

A pesquisa revelou que ondas sonoras que percorrem uma estrela são influenciadas pelos fluxos convectivos, afetando assim o padrão de cintilação da estrela. Essa descoberta é revolucionária. Implica que, em teoria, podemos estudar o interior de uma estrela observando sua cintilação.

 Embora as cintilações atuais sejam muito sutis para os telescópios existentes, espera-se que com avanços tecnológicos e telescópios mais sensíveis, possamos estudar essas variações com precisão. Já fazemos algo semelhante com o Sol, estudando as ondas sonoras através da heliossismologia. E, nas próximas décadas, é provável que possamos aplicar técnicas similares a estrelas próximas.

O cosmos, com sua tapeçaria de processos intricados, continua a ser um reino de profundo mistério e fascínio. Cada nova descoberta desvenda um pouco mais desse vasto enigma. Com o contínuo avanço da pesquisa e da tecnologia, podemos esperar revelações ainda mais profundas sobre o universo que nos rodeia e os corpos celestes que o habitam.

Fonte: universetoday.com