Medindo a temperatura das estrelas com aproximação de 0,1°C

Os astrônomos estudam estrelas com espectroscopia, o que nos permite analisar a luz que elas emitem em todas as cores. Uma equipe liderada por Étienne Artigau , pesquisador do Instituto Trottier de Pesquisa em Exoplanetas (iREx), desenvolveu um método que permite extrair do espectro de uma estrela a variação de sua temperatura , com aproximação de um décimo de grau Celsius. , em diversas escalas de tempo.

A superfície de uma estrela está longe de ser perfeitamente homogênea e sua temperatura varia com o tempo. Um método inovador desenvolvido por Étienne Artigau e sua equipe permite acompanhar a variação da temperatura de uma estrela com uma precisão inigualável. Crédito: Benoit Gougeon/UdeM

“Ao acompanhar a temperatura das estrelas, podemos aprender muito sobre elas: o seu período de rotação, a sua atividade estelar, o seu campo magnético . Este conhecimento íntimo das estrelas também é essencial para encontrar e estudar os seus planetas”, explica o investigador .

Num artigo que será publicado em breve no Astronomical Journal , a eficiência e a grande versatilidade da técnica são demonstradas graças às observações de quatro estrelas muito diferentes feitas com os telescópios Canadá-França-Havaí e o telescópio de 3,6 m.

Conheça as estrelas para conhecer seus planetas

A equipe primeiro analisou espectros estelares para melhorar a detecção de exoplanetas usando o método de velocimetria. Este método consiste em medir a ligeira oscilação de uma estrela causada pela atração gravitacional de um planeta que orbita essa estrela.

Quanto mais pudermos medir pequenas variações na velocidade da estrela, mais poderemos identificar planetas de baixa massa. Étienne Artigau e sua equipe desenvolveram uma técnica de velocimetria que consiste em explorar todo o espectro da estrela, e não apenas algumas porções, como era habitual, para poder detectar planetas de baixa massa como a Terra em torno de pequenos. estrelas.

Inspirado pelo sucesso obtido com esta técnica, o investigador teve a ideia de explorar uma estratégia semelhante para determinar não as variações da velocidade das estrelas, mas sim as da sua temperatura.

Esta medição revela-se igualmente crucial para o estudo dos exoplanetas, que observamos na maioria das vezes indiretamente, seguindo de perto a sua estrela. Nos últimos anos, os astrónomos encontraram a dificuldade de distinguir nas suas observações o que se relaciona com a estrela e o que se relaciona com os seus planetas. Isto prova ser um problema tanto para descobrir exoplanetas com o método de velocimetria como para aprender mais sobre a sua atmosfera com o método de espectroscopia de trânsito.

"É muito difícil confirmar a presença de um exoplaneta ou estudar a sua atmosfera sem conhecer precisamente as propriedades da estrela hospedeira e a sua variabilidade ao longo do tempo. Esta nova técnica oferece-nos uma ferramenta inestimável para garantir que o conhecimento que estamos adquirindo sobre exoplanetas é sólido e ir mais longe na sua caracterização", indica Charles Cadieux , doutorando do iREx que contribuiu para o estudo.

Precisão incomparável

A temperatura da superfície das estrelas é uma propriedade fundamental que os astrónomos pretendem medir, porque lhes permite deduzir a sua luminosidade e a sua composição química. Na melhor das hipóteses, a temperatura exata de uma estrela pode ser conhecida com uma precisão de cerca de 20°C.

Com esta nova técnica, não estamos interessados ​​nas temperaturas exatas, mas nas suas variações ao longo do tempo. E podemos medi-los com notável precisão.

“Não sabemos se a estrela está a 5.000 ou 5.020 °C, mas podemos saber se sua temperatura aumentou ou diminuiu um grau ou até menos! já é um grande desafio para o corpo humano, então imagine uma bola de gás a milhares de graus que está a dezenas de anos-luz de distância! entusiasma-se Étienne Artigau.

Uma nova técnica eficiente e versátil

A equipe de astrônomos detectou mudanças de temperatura muito grandes na estrela AU Microscopii, que é conhecida por ser muito ativa, ter um disco de poeira e pelo menos um planeta orbitando-a (visível aqui em silhueta). Crédito: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)

Para demonstrar que a sua técnica funciona, os astrónomos utilizaram observações feitas com o espectrógrafo SPIRou (telescópio Canadá-França-Havaí) e o espectrógrafo HARPS (telescópio de 3,6 metros do Observatório Europeu do Sul).

Nos dados obtidos por estes dois telescópios para quatro pequenas estrelas na vizinhança solar, a equipe consegue ver claramente as mudanças de temperatura, que atribuem ora à rotação das estrelas, ora ao que está a acontecer na sua superfície ou nos arredores. .

A nova técnica permite medir grandes variações de temperatura. Para a estrela AU Microscopii , conhecida por ter uma atividade estelar muito elevada, a equipe registou variações de quase 40°C.

Graças a esta técnica, podemos identificar tanto mudanças muito rápidas, como aquelas causadas pela rotação sobre si mesmas em poucos dias de AU Microscopii ou Epsilon Eridani , como aquelas que ocorrem em uma escala muito mais longa, um feito muito difícil. alcançar com telescópios terrestres.

“Somos capazes de medir mudanças de alguns graus ou menos que ocorrem durante períodos muito longos, por exemplo aquelas associadas à rotação da estrela de Barnard , uma estrela muito calma que gira sobre si mesma em cinco meses, menciona Étienne Artigau Para medir isso. variação sutil e muito lenta, tivemos que usar o Hubble na época!”

Fonte: techno-science.net