Estrelas espalhadas por todo o cosmos parecem diferentes, mas podem ser mais parecidos do que se pensava, de acordo com pesquisadores da Rice University.

Um novo trabalho de modelagem feito pelos cientistas do Rice mostra que estrelas "frias" como o sol compartilham os comportamentos dinâmicos da superfície que influenciam seus ambientes energéticos e magnéticos. Essa atividade magnética estelar é a chave para saber se uma determinada estrela hospeda planetas que poderiam sustentar vida.

O trabalho da pesquisadora de pós-doutorado de Rice Alison Farrish e dos astrofísicos David Alexander e Christopher Johns-Krull aparece em um estudo publicado em The Astrophysical Journal. A pesquisa relaciona a rotação de estrelas frias com o comportamento de seu fluxo magnético de superfície, que por sua vez conduz a luminosidade de raios-X coronal da estrela, de uma forma que poderia ajudar a prever como a atividade magnética afeta quaisquer exoplanetas em seus sistemas.

O estudo segue outro liderado por Farrish e Alexander, que mostrou que o "clima" espacial de uma estrela pode tornar os planetas em sua "zona Cachinhos Dourados" inabitáveis.

"Todas as estrelas giram para baixo ao longo de suas vidas enquanto perdem o momento angular, e eles ficam menos ativos como resultado, "Farrish disse." Achamos que o sol no passado era mais ativo e isso pode ter afetado a química atmosférica inicial da Terra. Portanto, pensar sobre como as emissões de energia mais altas das estrelas mudam em longas escalas de tempo é muito importante para os estudos de exoplanetas. "

"Mais amplamente, estamos pegando modelos desenvolvidos para o sol e vendo como eles se adaptam bem às estrelas, "disse Johns-Krull.

Os pesquisadores se propuseram a modelar como são estrelas longínquas com base nos dados limitados disponíveis. O spin e o fluxo de algumas estrelas foram determinados, junto com sua classificação - tipos F, G, K e M - que forneceram informações sobre seus tamanhos e temperaturas.

Eles compararam as propriedades do sol, uma estrela do tipo G, através de seu número Rossby, uma medida de atividade estelar que combina sua velocidade de rotação com seus fluxos de fluido subterrâneo que influenciam a distribuição do fluxo magnético na superfície de uma estrela, com o que eles sabiam de outras estrelas legais. Seus modelos sugerem que o "clima espacial" de cada estrela funciona da mesma maneira, influenciando as condições em seus respectivos planetas.

"O estudo sugere que as estrelas - pelo menos estrelas frias - não são muito diferentes umas das outras, "Alexander disse." Da nossa perspectiva, O modelo de Alison pode ser aplicado sem medo ou favor quando olhamos para exoplanetas em torno das estrelas M, F ou K, também, claro, como outras estrelas G.

"Também sugere algo muito mais interessante para a física estelar estabelecida, que o processo pelo qual um campo magnético é gerado pode ser bastante semelhante em todas as estrelas frias. Isso é uma surpresa, "disse ele. Isso pode incluir estrelas que, ao contrário do sol, são convectivos até seus núcleos.

"Todas as estrelas, como o Sol, fundem hidrogênio e hélio em seus núcleos e essa energia é carregada pela primeira vez na radiação de fótons em direção à superfície, "Johns-Krull disse." Mas atinge uma zona de cerca de 60% a 70% do caminho que é muito opaca, então ele começa a sofrer convecção. A matéria quente se move de baixo para cima, a energia se irradia, e a matéria mais fria cai de volta.

"Mas estrelas com menos de um terço da massa do Sol não têm uma zona radiativa; elas são convectivas em todos os lugares, "disse ele." Muitas ideias sobre como as estrelas geram um campo magnético dependem da existência de uma fronteira entre as zonas radiativa e de convecção, então você esperaria que estrelas que não têm esse limite se comportassem de maneira diferente. Este artigo mostra que, de várias maneiras, eles se comportam como o sol, assim que você se ajustar às suas próprias peculiaridades. "

Farrish, que recentemente obteve seu doutorado na Rice e começa em breve um pós-doutorado no Goddard Space Flight Center da NASA, observou que o modelo se aplica apenas a estrelas não saturadas.

"As estrelas mais ativas magneticamente são aquelas que chamamos de 'saturadas, '', Disse Farrish. 'A certa altura, um aumento na atividade magnética para de mostrar o aumento associado na emissão de raios-X de alta energia. A razão pela qual despejar mais magnetismo na superfície da estrela não dá a você mais emissão ainda é um mistério.

"Por outro lado, o sol está em regime insaturado, onde vemos uma correlação entre a atividade magnética e a emissão energética, "disse ela." Isso acontece em um nível de atividade mais moderado, e essas estrelas são interessantes porque podem fornecer ambientes mais hospitaleiros para os planetas. "

"O ponto principal são as observações, que abrange quatro tipos espectrais, incluindo estrelas totalmente e parcialmente convectivas, pode ser razoavelmente bem representado por um modelo gerado a partir do sol, "Disse Alexander." Isso também reforça a ideia de que, embora uma estrela 30 vezes mais ativa que o sol possa não ser uma estrela de classe G, ainda é capturado pela análise que Alison fez ".

"Temos que deixar claro que não estamos simulando nenhuma estrela ou sistema específico, "disse ele." Estamos dizendo isso estatisticamente, o comportamento magnético de uma estrela M típica com um número de Rossby típico se comporta de forma semelhante ao do sol, o que nos permite avaliar seu impacto potencial em seus planetas. "

Um curinga crítico é o ciclo de atividade de uma estrela, que não pode ser incorporado aos modelos sem anos de observação. (O ciclo do sol é de 11 anos, evidenciado pela atividade das manchas solares quando suas linhas de campo magnético estão mais distorcidas.)

Johns-Krull disse que o modelo ainda será útil de várias maneiras. "Uma das minhas áreas de interesse é estudar estrelas muito jovens, muitos dos quais são, como estrelas de baixa massa, totalmente convectiva, "disse ele." Muitos deles têm material de disco ao seu redor e ainda estão formando planetas. Como eles interagem é mediado, nós pensamos, pelo campo magnético estelar.

"Então, O trabalho de modelagem de Alison pode ser usado para aprender sobre a estrutura em grande escala de estrelas muito ativas magneticamente, e isso pode nos permitir testar algumas idéias sobre como essas estrelas jovens e seus discos interagem. "

Minjing Li, um estudante visitante da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, é co-autor do artigo. Alexander é professor de física e astronomia e diretor do Rice Space Institute. Johns-Krull é professor de física e astronomia.