A rotação de uma estrela próxima surpreende os astrônomos

Astrônomos da Universidade de Helsinque descobriram que o perfil rotacional de uma estrela próxima, V889 Herculis, difere consideravelmente daquele do Sol. A observação fornece insights sobre a astrofísica estelar fundamental e ajuda a entender a atividade do Sol, suas estruturas de pontos e erupções.

Uma estrela próxima, V889 Herculis, gira mais rápido a uma latitude de cerca de 40 graus. (Imagem: Jani Närhi)

O Sol gira mais rápido no equador, enquanto a taxa de rotação diminui em latitudes mais altas e é mais lenta nas regiões polares. Mas uma estrela próxima, semelhante ao Sol, V889 Herculis, a cerca de 115 anos-luz de distância na constelação de Hércules, gira mais rápido em uma latitude de cerca de 40 graus, enquanto tanto o equador quanto as regiões polares giram mais lentamente. 

Perfil rotacional semelhante não foi observado para nenhuma outra estrela. O resultado é impressionante porque a rotação estelar tem sido considerada um parâmetro físico fundamental bem compreendido, mas tal perfil rotacional não foi previsto nem mesmo em simulações de computador.

– Aplicamos uma técnica estatística recém-desenvolvida aos dados de uma estrela familiar que tem sido estudada na Universidade de Helsinque há anos. Não esperávamos ver tais anomalias na rotação estelar. As anomalias no perfil rotacional de V889 Herculis indicam que nossa compreensão da dinâmica estelar e dínamos magnéticos é insuficiente, explica o pesquisador Mikko Tuomi , que coordenou a pesquisa.

Dinâmica de uma bola de plasma

A estrela alvo V889 Herculis é muito parecida com um Sol jovem, contando uma história sobre a história e evolução do Sol. Tuomi enfatiza que é crucial entender a astrofísica estelar para, por exemplo, prever fenômenos induzidos por atividade na superfície Solar, como manchas e erupções.

Estrelas são estruturas esféricas onde a matéria está no estado de plasma, consistindo de partículas carregadas. Elas são objetos dinâmicos que pendem em um equilíbrio entre a pressão gerada em reações nucleares em seus núcleos e sua própria gravidade. Elas não têm superfícies sólidas, ao contrário de muitos planetas.

A rotação estelar não é constante para todas as latitudes – um efeito conhecido como rotação diferencial. Ela é causada pelo fato de que o plasma quente sobe para a superfície da estrela por meio de um fenômeno chamado convecção, que por sua vez tem um efeito na taxa de rotação local. Isso ocorre porque o momento angular deve ser conservado e a convecção ocorre perpendicularmente ao eixo rotacional próximo ao equador, enquanto é paralela ao eixo próximo aos polos.

Entretanto, muitos fatores como massa estelar, idade, composição química, período de rotação e campo magnético têm efeitos na rotação e dão origem a variações nos perfis de rotação diferencial.

Um método estatístico para determinar o perfil rotacional

Thomas Hackman , docente de astronomia que participou da pesquisa, explica que o Sol foi a única estrela cujo perfil rotacional foi possível estudar.

– A rotação diferencial estelar é um fator muito crucial que tem um efeito na atividade magnética das estrelas. O método que desenvolvemos abre uma nova janela para o funcionamento interno de outras estrelas.

Os astrônomos do Departamento de Física de Partículas e Astrofísica da Universidade de Helsinque determinaram o perfil rotacional de duas estrelas jovens próximas aplicando uma nova modelagem estatística a observações de brilho de linha de base longa. Eles modelaram as variações periódicas nas observações contabilizando as diferenças no movimento aparente do ponto em diferentes latitudes. O movimento do ponto então permitiu estimar o perfil rotacional das estrelas.

A segunda estrela-alvo, LQ Hydrae na constelação de Hydra, foi encontrada girando como um corpo rígido — a rotação parecia inalterada do equador aos polos, o que indica que as diferenças são muito pequenas.

Observações do Observatório Fairborne

Os pesquisadores baseiam seus resultados nas observações das estrelas-alvo do observatório Fairborn. O brilho das estrelas tem sido monitorado com telescópios robóticos por cerca de 30 anos, o que fornece insights sobre o comportamento das estrelas por um longo período de tempo.

 Tuomi aprecia o trabalho do astrônomo sênior Gregory Henry , da Universidade do Tennessee, Estados Unidos, que lidera a campanha observacional Fairborne.

– Por muitos anos, o projeto de Greg tem sido extremamente valioso para entender o comportamento de estrelas próximas. Seja a motivação para estudar a rotação e as propriedades de estrelas jovens e ativas ou para entender a natureza de estrelas com planetas, as observações do Observatório Fairborn têm sido absolutamente cruciais. É incrível que, mesmo na era dos grandes observatórios espaciais, possamos obter informações fundamentais sobre a astrofísica estelar com pequenos telescópios terrestres de 40 cm.

As estrelas-alvo V889 Herculis e LQ Hydrae são estrelas com aproximadamente 50 milhões de anos que, em muitos aspectos, lembram o jovem Sol. Ambas giram muito rapidamente, com períodos de rotação de apenas cerca de um dia e meio. Por esse motivo, as observações de brilho de linha de base longa contêm muitos ciclos rotacionais. As estrelas foram selecionadas como alvos porque foram observadas por décadas e porque ambas foram estudadas ativamente na Universidade de Helsinque.

Fonte: Universidade de Helsínquia