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    Convecção turbulenta no centro da atividade estelar

    Um olhar para o interior do Sol e uma estrela gigante mais evoluída. Crédito:MPS / Aalto University / hormesdesign.de

    Em seus interiores, estrelas são estruturadas em camadas, moda parecida com a cebola. Naqueles com temperaturas semelhantes às do sol, o núcleo é seguido pela zona de radiação. Lá, o calor de dentro é conduzido para fora por meio de radiação. À medida que o plasma estelar fica mais frio lá fora, o transporte de calor é dominado por fluxos de plasma:o plasma quente de dentro sobe para a superfície, esfria, e afunda novamente. Este processo é chamado de convecção. Ao mesmo tempo, a rotação da estrela, que depende da latitude estelar, introduz movimentos de cisalhamento. Juntos, ambos os processos torcem e giram as linhas do campo magnético e criam os complexos campos magnéticos de uma estrela em um processo de dínamo que ainda não é totalmente compreendido.

    "Infelizmente, não podemos olhar diretamente para o Sol e outras estrelas para ver esses processos em ação, mas tem que recorrer a métodos mais indiretos, "diz o Dr. Jyri Lehtinen do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar (MPS) na Alemanha, primeiro autor do novo artigo publicado hoje em Astronomia da Natureza . Em seu estudo atual, os pesquisadores compararam os níveis de atividade de diferentes estrelas, por um lado, e suas propriedades rotacionais e convectivas, por outro. O objetivo era determinar, quais propriedades têm forte influência na atividade. Isso pode ajudar a entender as especificidades do processo de dínamo interno.

    Vários modelos do dínamo estelar foram propostos no passado, mas dois paradigmas principais prevalecem. Enquanto um deles coloca maior ênfase na rotação e assume apenas efeitos sutis de fluxos de convecção, o outro depende crucialmente da convecção turbulenta. Neste tipo de convecção, o plasma estelar quente não sobe à superfície em grande escala, movimentos calmos. Em vez, fluxos vigorosos de pequena escala dominam.

    Para encontrar evidências para um ou outro dos dois paradigmas, Lehtinen e seus colegas pela primeira vez deram uma olhada em 224 estrelas muito diferentes. Sua amostra continha as duas estrelas da sequência principal, que são, por assim dizer, no auge de suas vidas, e mais velhos, estrelas gigantes mais evoluídas. Tipicamente, as propriedades de convecção e rotação das estrelas mudam à medida que envelhecem. Em comparação com as estrelas da sequência principal, estrelas evoluídas exibem uma zona de convecção mais espessa freqüentemente expandindo ao longo de grande parte do diâmetro da estrela e às vezes substituindo a zona de radiação completamente. Isso leva a tempos de rotação mais longos para o transporte de calor por convecção. Ao mesmo tempo, a rotação geralmente fica mais lenta.

    Para seu estudo, os pesquisadores analisaram um conjunto de dados obtido no Observatório Mount Wilson, na Califórnia (EUA), que ao longo de vários anos registrou as emissões das estrelas em comprimentos de onda típicos de íons de cálcio encontrados no plasma estelar. Essas emissões não estão apenas relacionadas ao nível de atividade das estrelas. O processamento de dados complexos também possibilitou inferir os períodos de rotação das estrelas.

    Como o sol, estrelas são às vezes salpicadas com regiões de campo magnético extremamente alto, as chamadas regiões ativas, que são frequentemente associados a manchas escuras na superfície visível das estrelas. "Conforme uma estrela gira, essas regiões aparecem e saem dele levando a um aumento e queda periódica no brilho da emissão, "Prof. Dr. Maarit Käpylä da Aalto University na Finlândia, que também dirige o grupo de pesquisa "Solar and Stellar Dynamos" no MPS, explica. Contudo, uma vez que as emissões estelares também podem flutuar devido a outros efeitos, identificar variações periódicas - especialmente durante longos períodos - é complicado.

    "Algumas das estrelas que estudamos mostram períodos de rotação de várias centenas de dias, e surpreendentemente ainda um nível de atividade magnética semelhante ao das outras estrelas, e notavelmente até mesmo ciclos magnéticos como o Sol, "diz o Dr. Nigul Olspert do MPS, quem analisou os dados. O sol, em comparação, gira bastante rapidamente com um período de rotação de apenas aproximadamente 25 dias no equador solar. Os tempos de rotação convectiva foram calculados por meio de modelagem da estrutura estelar levando em consideração a massa de cada estrela, composição química, e estágio evolutivo.

    A análise dos cientistas mostra que o nível de atividade de uma estrela não depende - como foi sugerido por outros estudos baseados em amostras menores e mais uniformes, incluindo apenas estrelas da sequência principal - apenas de sua rotação. Em vez de, apenas se a convecção for contabilizada, o comportamento das estrelas evoluídas e da sequência principal pode ser entendido de uma maneira unificada. "A coação de rotação e convecção determinam o quão ativa uma estrela é, "O Prof. Käpylä resume." Nossos resultados inclinam a balança a favor do mecanismo do dínamo, incluindo convecção turbulenta, " Ela adiciona.


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