As manchas estelares são mais comuns entre estrelas gigantes vermelhas do que se pensava anteriormente. No jornal Astronomia e Astrofísica , pesquisadores liderados pelo Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar (MPS) na Alemanha relatam que aproximadamente 8% dos gigantes vermelhos exibem tais manchas. Eles são a expressão de fortes campos magnéticos na superfície estelar. Esses campos magnéticos são criados nas profundezas da estrela em um processo que requer, entre outras coisas, convecção e uma rotação rápida da estrela. Embora as gigantes vermelhas sejam geralmente consideradas como estrelas de rotação lenta, aqueles com manchas estelares são aparentemente uma exceção. A nova publicação oferece uma análise abrangente das razões para seus curtos períodos de rotação, que vão desde a sincronização forçada com outro, estrela vizinha, para engolir uma estrela ou planeta, a uma velocidade de rotação inicial rápida em uma fase inicial de desenvolvimento.

Entre as características mais marcantes do Sol estão suas manchas solares, áreas relativamente mais escuras em comparação com o resto da superfície, alguns dos quais são visíveis da Terra, mesmo sem ampliação. Inúmeras outras estrelas, que, como o Sol, estão no auge de suas vidas, também são cobertos por manchas. Em gigantes vermelhos, por outro lado, que estão em um estágio avançado de evolução estelar, tais manchas eram anteriormente consideradas raras. A razão para essa diferença pode ser encontrada no interior das estrelas. Em um processo de dínamo, a interação de correntes de plasma eletricamente condutoras e rotação gera um campo magnético de uma estrela que é então levado até sua superfície. Em alguns lugares, campos magnéticos particularmente fortes evitam que o plasma quente flua para cima. Essas regiões aparecem escuras e constituem manchas estelares.

"Rotação e convecção são ingredientes cruciais para a formação de campos magnéticos de superfície e manchas estelares, "explica o Dr. Federico Spada do MPS, co-autor do novo estudo. "Estrelas com camadas convectivas externas têm o potencial de gerar campos magnéticos de superfície por meio da ação do dínamo, mas apenas quando a estrela gira rápido o suficiente, a atividade magnética se torna detectável, "acrescenta. Até agora, os pesquisadores presumiram que quase todos os gigantes vermelhos giram muito lentamente em torno de seu próprio eixo. Afinal, as estrelas se expandem dramaticamente quando se transformam em gigantes vermelhas no final de suas vidas. Como resultado, sua rotação fica mais lenta, como um patinador artístico fazendo uma pirueta com os braços estendidos. O novo estudo liderado por cientistas do MPS e da New Mexico State University (EUA) agora pinta um quadro diferente. Cerca de 8% dos gigantes vermelhos observados giram rápido o suficiente para que as manchas estelares se formem.

A equipe de pesquisa vasculhou os dados de medição de cerca de 4.500 gigantes vermelhos registrados pelo telescópio espacial Kepler da NASA de 2009 a 2013 em busca de evidências de manchas. Esses pontos reduzem a quantidade de luz que uma estrela emite para o espaço. Uma vez que geralmente mudam apenas um pouco ao longo de vários meses, eles giram gradualmente para fora do campo de visão do telescópio - e reaparecem depois de algum tempo. Isso produz o típico, flutuações de brilho recorrentes regularmente.

Em uma segunda etapa, os cientistas investigaram a questão de por que os gigantes pintados giram tão rapidamente. Como eles reúnem a energia necessária? "Para responder a esta pergunta, tivemos que determinar o máximo possível das propriedades das estrelas e, em seguida, montar uma imagem geral, "diz o Dr. Patrick Gaulme, autor principal da publicação. No Observatório Apache Point no Novo México (EUA), por exemplo, os pesquisadores estudaram como os comprimentos de onda da luz das estrelas de algumas das estrelas mudam ao longo do tempo. Isso permite conclusões sobre seu movimento exato. A equipe também observou flutuações rápidas no brilho, que são sobrepostos aos mais lentos causados ​​por manchas estelares. As flutuações mais rápidas são a expressão de ondas de pressão que se propagam do interior de uma estrela até sua superfície. Eles contêm informações sobre muitas propriedades internas, como a massa e a idade da estrela.

A análise revelou que aproximadamente 15 por cento dos gigantes pintados pertencem a sistemas estelares binários próximos, geralmente constituído de uma gigante vermelha com um companheiro pequeno e menos massivo. "Em tais sistemas, as velocidades de rotação de ambas as estrelas sincronizam ao longo do tempo até que girem em uníssono como um par de patinadores artísticos, "diz Gaulme. A gigante vermelha mais lenta ganha impulso e gira mais rápido do que teria feito sem uma estrela companheira.

Os outros gigantes vermelhos com manchas estelares, cerca de 85 por cento, estão por conta própria - e ainda assim eles giram rapidamente. Aqueles com uma massa aproximadamente igual à do Sol provavelmente se fundiram com outra estrela ou planeta no curso de sua evolução e assim ganharam velocidade. Os um pouco mais pesados, cujas massas são duas a três vezes a do Sol, olhar para trás e ver um desenvolvimento diferente. No auge de suas vidas, antes de se tornarem gigantes vermelhos, sua estrutura interna impediu a criação de um campo magnético global que gradualmente carrega as partículas para longe da estrela. Ao contrário de suas contrapartes magnéticas, que, portanto, giram cada vez mais devagar ao longo do tempo, sua rotação provavelmente nunca diminuiu significativamente. Mesmo como gigantes vermelhos, eles ainda giram quase tão rapidamente quanto na juventude.

"No total, por trás da característica observacional comum de que alguns gigantes vermelhos têm manchas, encontramos três grupos de estrelas em rotação rápida, cada um dos quais tem uma explicação muito diferente. Portanto, não é de admirar que o fenômeno seja mais difundido do que pensávamos anteriormente, "diz Gaulme.

Estudos como a presente pesquisa lançam luz, entre outras coisas, sobre a evolução da rotação e atividade magnética nas estrelas, e sua interação complexa, incluindo o impacto na habitabilidade dos sistemas planetários que eles podem hospedar. Estes estão entre os principais objetivos da missão PLATO da ESA, cujo lançamento está previsto para o final de 2026. "Esperamos ter a missão PLATO no espaço; com suas observações únicas de longa duração, poderemos estender o estudo a outras regiões da Via Láctea, "conclui Spada.