Os astrofísicos da University of Sidney estão por trás de uma grande descoberta referente ao estudo dos cidadãos mais velhos de nossa galáxia: as estrelas conhecidas como Gigantes Vermelhas. Usando medições de brilho de alta precisão obtidas pela sonda Kepler, os cientistas conseguiram distinguir diferentes profundas dentro dos núcleos das estrelas que, de outra forma, parecem iguais em sua superfície.
A descoberta, publicada na última edição da revista Nature e possibilitada pelas observações realizadas utilizando-se o poderoso telescópio espacial Kepler da NASA, está lançando uma nova luz sobre a evolução das estrelas, incluindo nosso próprio Sol.
O principal autor do artigo, o professor Tim Bedding da University of Sidney, explica: “Gigantes vermelhas são estrelas evoluídas que exauriram o suprimento de hidrogênio que alimenta a fusão nuclear em seus núcleos e, em vez disso, queimam o hidrogênio de uma cápsula adjacente que o cerca. Quando o fim de suas vidas se aproxima, as gigantes vermelhas começam a queimar o hélio que se encontra em seus núcleos.
O telescópio especial Kepler permitiu ao Professor Bedding e seus colegas estudar a luz das estrelas de centenas de gigantes vermelhas com um nível de precisão sem precedentes durante quase um ano, abrindo uma janela para o núcleo estelar.
“As mudanças no brilho da superfície de uma estrela são resultado dos movimentos turbulentos dentro dela, que causam “estrelemotos” constantes, criando ondas sonoras que viajam por seu interior e de volta para a superfície”, afirmou o professor Bedding.
O telescópio especial Kepler permitiu ao Professor Bedding e seus colegas estudar a luz das estrelas de centenas de gigantes vermelhas com um nível de precisão sem precedentes durante quase um ano, abrindo uma janela para o núcleo estelar.
“As mudanças no brilho da superfície de uma estrela são resultado dos movimentos turbulentos dentro dela, que causam “estrelemotos” constantes, criando ondas sonoras que viajam por seu interior e de volta para a superfície”, afirmou o professor Bedding.
“Sob as condições adequadas, essas ondas interagem com outras que estão presas dentro do núcleo de hélio da estrela. Esses modos de oscilação “misturada” são a chave para a compreensão de um determinado momento da vida das estrelas. Ao medir cuidadosamente características muito sutis das oscilações no brilho de uma estrela, nós podemos ver que algumas delas ficaram sem hidrogênio em seu centro e que agora estão queimando hélio e, portanto, estão em um estágio de vida mais avançado”.
Em um artigo complementar na mesma edição da Nature, que destaca a importância da descoberta, o astrônomo Travis Metcalfe, do Centro Nacional para Pesquisa Atmosférica dos EUA (US National Center for Atmosferic Research), compara as Gigantes Vermelhas às estrelas de Hollywood, cuja idade nem sempre é óbvia quando se olha para sua superfície. “Durante certas fases da vida de uma estrela, seu tamanho e brilho são notavelmente constantes, mesmo enquanto transformações profundas estão ocorrendo dentro delas”.
O professor Bedding e seus colegas trabalham em um campo em expansão chamado de astrosismologia. “Da mesma maneira que os geólogos usam os terremotos para explorar o interior da Terra, nós usamos estrelemotos para explorar a estrutura interna das estrelas”, explica ele.
O professor Bedding disse que: “Nós estamos muito empolgados com os resultados. Tínhamos uma idéia, nascida a partir de modelos teóricos, de que esses padrões de oscilação súbita poderiam existir, e isso confirma nossos modelos. Isso nos permite diferenciar gigantes vermelhas umas das outras, e agora podemos comparar a fração de estrelas que estão em diferentes momentos de evolução de uma maneira que não poderíamos ter feito antes”.
Daniel Huber, um doutorando que trabalha com o professor Bedding, adiciona: “Isso mostra o quão maravilhoso é o satélite Kepler. O principal objetivo do telescópio era encontrar planetas do tamanho da Terra que poderiam ser habitáveis, mas ele também nos forneceu uma grande oportunidade para aperfeiçoar nosso entendimento das estrelas”.
Estudos das frequencias oscilatórias de muitas estrelas, com precisão muito alta, fornecem insights sobre a evolução estelar ao desvendarem como os núcleos das estrelas mudam (começando a partir do canto inferior esquerdo na sequência acima), transformando-se de núcleos de fusão e queima de hidrogênio em núcleos de fusão e queima de hélio, com estados intermediários nos quais as cápsulas de fusão e queima de hidrogênio se expandem até o tamanho de gigantes vermelhas. Uma estrela com cápsula de fusão de hidrogênio e uma estrela com núcleo de fusão de hélio são indistinguíveis quando se olha apenas para as propriedades de sua superfície. Do lado de dentro, porém, elas são radicalmente diferentes.
Créditos da imagem: Thomas Kallinger, University of British Columbia and University of Vienna
Kepler, o paparazzi das estrelas celestiais, tira fotos de oscilações que podem ser usadas para dizer o tamanho e a idade de uma estrela. Conforme uma estrela “queima” hidrogênio em reações de fusão, o hélio vai se acumulando no núcleo estelar. O hélio é mais denso do que o hidrogênio e, já que ondas se propagam mais rapidamente através de materiais mais densos, as ondas viajam mais rápido através do núcleo conforme o hélio se acumula por lá. As ondas que passam direto pela linha central (a parte branca) e as ondas que quicam ao redor do lado de fora do núcleo (as linhas coloridas) produzem oscilações no brilho da superfície.
Créditos da imagem: Travis Metcalfe, National Center for Atmospheric Research
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