Informações provenientes de terremotos estelares fornecem evidências teóricas para o magnetismo "fossilizado" em estrelas.

 Pela primeira vez, novos modelos teóricos, publicados na revista Astronomy & Astrophysics , conectam o magnetismo na superfície de remanescentes estelares há muito mortos (anãs brancas) com evidências recentes de magnetismo nos núcleos de suas progenitoras moribundas (gigantes vermelhas).

A equipe, liderada por astrofísicos do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (ISTA), argumenta que esses campos magnéticos podem ter se originado no início da vida das estrelas e sobreviver a toda a sua evolução, emergindo como "campos fósseis" nas superfícies de remanescentes mais antigos. Uma melhor compreensão desses processos também pode ajudar a entender melhor o futuro do nosso próprio Sol. 

Como a evolução de uma estrela altera a forma de um campo magnético. Em vez de estarem centrados em um ponto, as simulações da equipe do ISTA sugerem que os campos magnéticos podem formar estruturas semelhantes a conchas (linhas de campo rosa). Crédito: Lukas Einramhof | ISTA

Durante milhares de anos, as civilizações humanas observaram as estrelas com uma mistura de curiosidade e reverência. De uma perspectiva humana, esses pontos cintilantes no céu parecem brilhar eternamente. No entanto, embora as estrelas vivam por bilhões de anos, sua evolução também é marcada por eventos importantes. Enquanto algumas morrem em uma exibição espetacular de fogos de artifício cósmicos chamada supernova, outras se retraem e esfriam silenciosamente, deixando para trás um remanescente morto chamado anã branca.

Utilizando um modelo teórico, uma equipe internacional — liderada pelo doutorando Lukas Einramhof e pela professora assistente Lisa Bugnet, do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (ISTA) — conecta observações independentes coletadas em diferentes estágios da evolução estelar. Pela primeira vez, eles relacionam a evidência de campos magnéticos atingindo a superfície de anãs brancas mais antigas com descobertas recentes de magnetismo nos núcleos de gigantes vermelhas — as progenitoras moribundas desses remanescentes.

O ponto central deste modelo é a ideia de que os campos magnéticos formados no início da vida de uma estrela podem persistir em todos os estágios posteriores, emergindo nas superfícies de anãs brancas como campos fósseis bilhões de anos depois. Ao incorporar dados astrossísmicos recentes — medições de oscilações estelares ("terremotos estelares") — a equipe revisita a teoria do campo fóssil como uma possível explicação para o magnetismo estelar.

Morto há muito tempo e, de repente, magnético?

Os campos magnéticos na superfície das anãs brancas fornecem aos astrofísicos informações valiosas sobre o passado desses remanescentes.

"O campo magnético de uma estrela é importante para o seu funcionamento interno e para a sua longevidade e evolução. Geralmente, as anãs brancas mais antigas tendem a ser mais magnéticas do que as mais jovens", afirma Einramhof. Portanto, para explicar a origem dos campos magnéticos na superfície das anãs brancas mais antigas — mortas há milhões de anos —, os cientistas precisam investigar mais a fundo o passado desses remanescentes.

Até o momento, diversas equipes de pesquisadores têm examinado os campos magnéticos de estrelas em diferentes estágios de sua evolução estelar. A equipe do ISTA busca agora conectar esses pontos para esclarecer os processos subjacentes à evolução das estrelas e seus remanescentes.

"Como um grupo de astrofísica teórica, desenvolvemos teorias para explicar observações", destaca Bugnet.

Terremotos estelares revelam campos magnéticos ocultos

Com a astrosismologia — o estudo dos tremores estelares — os astrônomos só recentemente conseguiram sondar as profundezas das gigantes vermelhas, as progenitoras das anãs brancas. Semelhantes aos terremotos, os tremores estelares são fenômenos naturais que permitem aos cientistas obter medidas do interior das estrelas.

As observações, realizadas independentemente por diferentes grupos, mostram cenários contrastantes. Por um lado, campos magnéticos foram detectados na superfície de anãs brancas mais antigas, sugerindo que estes podem eventualmente atingir a superfície a partir do interior, à medida que o remanescente evolui.

Por outro lado, observações de gigantes vermelhas "moribundas" usando astrossismologia forneceram evidências da presença de campos magnéticos nos núcleos desses progenitores de anãs brancas, milhões de anos antes no caminho evolutivo de uma estrela. Usando essas observações para restringir seu modelo teórico, a equipe do ISTA demonstra que esses dois momentos na vida de uma estrela podem ser conectados usando uma teoria que havia caído em desuso na última década na comunidade de anãs brancas: o cenário do campo magnético fóssil.

Einramhof explica: "Como uma anã branca é o núcleo exposto de uma gigante vermelha que perdeu suas camadas externas, essas diferentes observações examinam essencialmente a mesma região do interior de uma estrela em diferentes estágios evolutivos."

Portanto, depois que uma gigante vermelha perde suas camadas externas, seu remanescente anã branca exibirá propriedades distintas em sua superfície.

Ele acrescenta: "Se o campo magnético observado durante a fase de gigante vermelha for o mesmo que evolui para ser observado na superfície da anã branca, então a teoria do campo fóssil pode explicar e conectar as observações."

No entanto, a equipe argumenta que esse campo magnético deve ter origem ainda mais cedo, antes da fase de gigante vermelha.

Magnetoarqueologia: Escavando o passado das estrelas

Ao revisitar o cenário do campo fóssil com novas perspectivas, a equipe fez várias descobertas importantes sobre a arqueologia do magnetismo em estrelas. Primeiro, eles mostraram que a extensão do magnetismo no núcleo da progenitora gigante vermelha é fundamental.

"Para conectar os campos magnéticos observados na superfície de anãs brancas mais antigas com os encontrados no núcleo de suas progenitoras gigantes vermelhas, uma fração maior da estrela deve estar magnetizada", diz Einramhof. "No entanto, isso não significa que as estrelas sejam mais fortemente magnetizadas, apenas que os campos magnéticos já devem atingir uma porção maior de seu núcleo."

Além disso, a metodologia utilizada permitiu-lhes descobrir como a evolução de uma estrela altera a forma de um campo magnético. Em vez de estarem centrados num único ponto, as suas simulações sugerem que os campos magnéticos podem formar estruturas semelhantes a cascas — como a superfície de uma bola de basquetebol — onde o campo é mais forte perto da casca do que no núcleo.

Cego no núcleo: E se o núcleo do Sol também for magnético?

Em última análise, o objetivo da equipe é entender melhor como o Sol irá evoluir. Como uma estrela da sequência principal de 4,6 bilhões de anos, o Sol está na metade de sua vida útil esperada nesta fase, antes de evoluir para uma gigante vermelha e provavelmente engolir a Terra.

"Ainda não sabemos se o núcleo do Sol é magnético. Mesmo sendo a nossa estrela, estamos praticamente às cegas quanto ao que acontece em seu centro", diz Einramhof. "As previsões atuais partem do pressuposto de que o núcleo do Sol não é magnético. Mas, se for comprovado que é, essa informação mudaria tudo o que sabemos e todos os modelos nos quais baseamos nosso trabalho."

Durante sua fase mais longa, chamada de sequência principal, as estrelas permanecem estáveis ​​até que seu núcleo fique sem hidrogênio ("combustível") e elas não consigam mais sustentar o processo de fusão. Quando esse mecanismo interno falha, elas se expandem e evoluem para gigantes vermelhas.

"Se o Sol conseguisse, de alguma forma, trazer hidrogênio de suas camadas externas para o seu núcleo, ele seria capaz de viver mais tempo. Uma maneira de fazer isso seria através de fortes campos magnéticos", diz Einramhof.

No entanto, os campos magnéticos também podem levar a um resultado muito diferente, explica ele: "Sabemos que os campos magnéticos podem afetar significativamente a evolução de uma estrela. Mas ainda não sabemos exatamente como eles influenciam a evolução estelar ou qual a intensidade de seus efeitos."

As descobertas da equipe do ISTA ajudam a restabelecer a teoria do campo fóssil como um mecanismo plausível para a evolução dos campos magnéticos estelares. No entanto, outras questões permanecem sem resposta.

"Considerando o pouco que sabemos nesta fase, nosso trabalho sugere que as estrelas são provavelmente todas magnéticas. Mas nem sempre conseguimos detectar esse magnetismo", conclui Einramhof.

Phys.org