No início dos anos 2000, um novo conjunto de dados revisou as abundâncias químicas na superfície do sol, contrariando os valores previstos pelos modelos padrão usados ​​pelos astrofísicos. Muitas vezes desafiadas, essas novas abundâncias passaram por várias novas análises. Como pareciam estar certos, coube assim aos modelos solares adaptarem-se, sobretudo porque servem de referência para o estudo das estrelas em geral. Uma equipe de astrônomos da Universidade de Genebra, Suíça (UNIGE) em colaboração com a Université de Liège, desenvolveu um novo modelo teórico que resolve parte do problema:considerando a rotação do Sol, que variou ao longo do tempo, e os campos magnéticos que ele gera, eles foram capazes de explicar a estrutura química do sol. Os resultados deste estudo são publicados em Nature Astronomy .
"O sol é a estrela que melhor podemos caracterizar, por isso constitui um teste fundamental para a nossa compreensão da física estelar. Temos medições de abundância de seus elementos químicos, mas também medições de sua estrutura interna, como no caso da Terra, graças a sismologia", explica Patrick Eggenberger, pesquisador do Departamento de Astronomia da UNIGE e primeiro autor do estudo.

Essas observações devem estar alinhadas com os resultados previstos pelos modelos teóricos que visam explicar a evolução do sol. Como o sol queima seu hidrogênio no núcleo? Como a energia é produzida lá e depois transportada para a superfície? Como os elementos químicos flutuam dentro do sol, influenciados tanto pela rotação quanto pelos campos magnéticos?

O modelo solar padrão

"O modelo solar padrão que usamos até agora considera nossa estrela de maneira muito simplificada, por um lado, no que diz respeito ao transporte dos elementos químicos nas camadas mais profundas; por outro lado, para a rotação e os campos magnéticos internos que foram totalmente negligenciados até agora", explica Gaël Buldgen, pesquisador do Departamento de Astronomia da UNIGE e coautor do estudo.

No entanto, tudo funcionou bem até o início dos anos 2000, quando uma equipe científica internacional revisou drasticamente as abundâncias solares graças a uma análise aprimorada. As novas abundâncias causaram ondulações profundas nas águas da modelagem solar. A partir de então, nenhum modelo foi capaz de reproduzir os dados obtidos pela heliosismologia (a análise das oscilações do sol), em particular a abundância de hélio no envelope solar.

Um novo modelo e o papel fundamental da rotação e dos campos magnéticos

O novo modelo solar desenvolvido pela equipe da UNIGE inclui não apenas a evolução da rotação que provavelmente foi mais rápida no passado, mas também as instabilidades magnéticas que ele cria. "Devemos absolutamente considerar simultaneamente os efeitos da rotação e dos campos magnéticos no transporte de elementos químicos em nossos modelos estelares. É importante para o Sol como para a física estelar em geral e tem um impacto direto na evolução química do Universo, dado que os elementos químicos que são cruciais para a vida na Terra são cozidos no núcleo das estrelas", diz Patrick Eggenberger.

O novo modelo não apenas prevê corretamente a concentração de hélio nas camadas externas do sol, mas também reflete a de lítio que resistiu à modelagem até agora. "A abundância de hélio é reproduzida corretamente pelo novo modelo porque a rotação interna do Sol imposta pelos campos magnéticos gera uma mistura turbulenta que impede que esse elemento caia muito rapidamente em direção ao centro da estrela; simultaneamente, a abundância de lítio observada na superfície solar também é reproduzido porque essa mesma mistura o transporta para as regiões quentes onde é destruído", explica Patrick Eggenberger

O problema não foi totalmente resolvido

No entanto, o novo modelo não resolve todos os desafios levantados pela heliosismologia:"Graças à heliosismologia, sabemos em 500 km em que região começam os movimentos convectivos da matéria, 199.500 km abaixo da superfície do sol. No entanto, os modelos teóricos de o sol prevê um deslocamento de profundidade de 10.000 km", diz Sébastien Salmon, pesquisador da UNIGE e co-autor do artigo. Se o problema ainda existir com o novo modelo, ele abre uma nova porta de entendimento:"Graças ao novo modelo, esclarecemos os processos físicos que podem nos ajudar a resolver essa diferença crítica".

Atualização de estrelas semelhantes a energia solar

"Teremos que revisar as massas, raios e idades obtidos para as estrelas do tipo solar que estudamos até agora", diz Gaël Buldgen, detalhando os próximos passos. De fato, na maioria dos casos, a física solar é transposta para estudos de caso próximos ao sol. Portanto, se os modelos de análise do sol forem modificados, essa atualização também deve ser realizada para outras estrelas semelhantes à nossa.

Patrick Eggenberger diz:“Isso é particularmente importante se quisermos caracterizar melhor as estrelas hospedeiras dos planetas, por exemplo, no âmbito da missão PLATO”. Este observatório de 24 telescópios deverá voar para o ponto 2 de Lagrange (a 1,5 milhões de quilómetros da Terra, oposto ao Sol) em 2026 para descobrir e caracterizar pequenos planetas e refinar as características da sua estrela hospedeira. + Explorar mais

Excesso de núcleo limitado pela ausência de um núcleo convectivo solar e algumas estrelas semelhantes ao sol