As estrelas antigas podem ser os melhores sítios para procurar vida

Em 1995, os astrônomos suíços Michael Mayor e Didier Queloz anunciaram a primeira descoberta de um planeta fora do nosso sistema solar, orbitando uma estrela distante semelhante ao Sol conhecida como 51 Pegasi. 

Ilustração do sistema 51 Pegasi e do seu campo magnético medido. A "travagem magnética fraca" detetada em 51 Peg representa uma mudança relativamente súbita que torna o ambiente magnético mais estável. O estudo atual sugere que o Sol já fez esta transição, apoiando o desenvolvimento de vida mais complexa. Crédito: Instituto Leibniz de Astrofísica em Potsdam/J. Fohlmeister

Desde então, mais de 5.500 chamados exoplanetas foram encontrados orbitando outras estrelas da nossa galáxia e, em 2019, os dois cientistas compartilharam o Prêmio Nobel de Física pelo seu trabalho pioneiro. Esta semana, uma equipa internacional de astrónomos publicou novas observações de 51 Pégasos, sugerindo que o atual ambiente magnético em torno da estrela pode ser particularmente favorável ao desenvolvimento de vida complexa.

Estrelas como o Sol nascem girando rapidamente, o que cria um forte campo magnético que pode entrar em erupção violentamente, bombardeando seus sistemas planetários com partículas carregadas e radiação prejudicial. Ao longo de milhares de milhões de anos, a rotação da estrela abranda gradualmente à medida que o seu campo magnético é arrastado pelo vento que flui da sua superfície, um processo conhecido como travagem magnética.

A rotação mais lenta produz um campo magnético mais fraco e ambas as propriedades continuam a declinar juntas, alimentando-se uma da outra. Até recentemente, os astrónomos presumiam que a travagem magnética continuava indefinidamente, mas novas observações começaram a desafiar esta suposição.

"Estamos reescrevendo os livros didáticos sobre como a rotação e o magnetismo em estrelas mais velhas como o Sol mudam além da metade de suas vidas", diz o líder da equipe Travis Metcalfe, pesquisador sênior da White Dwarf Research Corporation em Golden, Colorado. "Os nossos resultados têm consequências importantes para as estrelas com sistemas planetários e para as suas perspectivas de desenvolvimento de civilizações avançadas."

A equipe de astrônomos dos Estados Unidos e da Europa combinou observações de 51 Pegasi do Transiting Exoplanet Survey Satellite ( TESS ) da NASA com medições de ponta de seu campo magnético do Large Binocular Telescope ( LBT ) no Arizona usando o Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic. Instrumento ( PEPSI ). Embora o exoplaneta que orbita 51 Pegasi não passe em frente da sua estrela-mãe vista da Terra, a própria estrela mostra variações subtis de brilho nas observações do TESS que podem ser usadas para medir o raio, a massa e a idade da estrela – uma técnica conhecida como asterosismologia.

Entretanto, o campo magnético da estrela imprime uma pequena quantidade de polarização na luz estelar, permitindo que o PEPSI no LBT crie um mapa magnético da superfície estelar à medida que a estrela gira – uma técnica conhecida como Zeeman-Doppler Imaging. Juntas, estas medições permitiram à equipa avaliar o ambiente magnético atual em torno da estrela.

Observações anteriores do telescópio espacial Kepler da NASA já sugeriam que a travagem magnética poderia enfraquecer substancialmente para além da idade do Sol, cortando a estreita relação entre rotação e magnetismo em estrelas mais velhas. No entanto, a evidência desta mudança foi indirecta, baseando-se em medições da taxa de rotação de estrelas com uma vasta gama de idades. 

Ficou claro que a rotação parou de abrandar algures perto da idade do Sol (4,5 mil milhões de anos), e que a travagem magnética enfraquecida em estrelas mais velhas poderia reproduzir este comportamento. No entanto, apenas medições diretas do campo magnético de uma estrela podem estabelecer as causas subjacentes, e os alvos observados pelo Kepler eram demasiado ténues para observações do LBT.

A missão TESS começou a recolher medições em 2018 – semelhantes às observações do Kepler, mas para as estrelas mais próximas e brilhantes no céu, incluindo 51 Pegasi.

Ao longo dos últimos anos, a equipa começou a usar PEPSI no LBT para medir os campos magnéticos de vários alvos do TESS, construindo gradualmente uma nova compreensão de como o magnetismo muda em estrelas como o Sol à medida que envelhecem.

As observações revelaram que a travagem magnética muda repentinamente em estrelas ligeiramente mais jovens que o Sol, tornando-se mais de 10 vezes mais fraca nesse ponto e diminuindo ainda mais à medida que as estrelas continuam a envelhecer. A equipe atribuiu essas mudanças a uma mudança inesperada na força e complexidade do campo magnético, e à influência dessa mudança no vento estelar. As propriedades recentemente medidas de 51 Pegasi mostram que – tal como o nosso Sol – já passou por esta transição para uma travagem magnética enfraquecida.

"É muito gratificante que o LBT e o PEPSI tenham conseguido revelar uma nova perspectiva sobre este sistema planetário que desempenhou um papel tão fundamental na astronomia de exoplanetas," afirma Klaus Strassmeier, investigador principal do espectrógrafo PEPSI. “Esta investigação é um importante passo em frente na procura de vida na nossa galáxia.”

No nosso próprio sistema solar, a transição da vida dos oceanos para a terra ocorreu há várias centenas de milhões de anos, coincidindo com a altura em que a travagem magnética começou a enfraquecer no Sol. As estrelas jovens bombardeiam os seus planetas com radiação e partículas carregadas que são hostis ao desenvolvimento de vida complexa, mas as estrelas mais velhas parecem proporcionar um ambiente mais estável.

De acordo com Metcalfe, as descobertas da equipa sugerem que os melhores locais para procurar vida fora do nosso sistema solar podem ser em torno de estrelas de meia-idade ou mais velhas.

O estudo acaba de ser publicado no Astrophysical Journal Letters e foi apresentado esta semana em Nova Orleans, na 243ª reunião da American Astronomical Society.

Fonte: wdrc.org