Uma equipa de investigação internacional liderada pela Universidade de Viena fez um grande avanço. Num estudo recentemente publicado em Astronomia da Naturezaeles descrevem como conduziram o primeiras medições diretas do vento estelar em três sistemas estelares semelhantes ao Sol. Usando dados de emissão de raios X obtidos pela ESA Multi-espelho de raios X-Newton (XMM-Newton) das “astrosferas” destas estrelas, eles mediram a taxa de perda de massa destas estrelas através dos ventos estelares. O estudo de como as estrelas e os planetas co-evoluem pode ajudar na procura de vida, ao mesmo tempo que ajuda os astrónomos a prever a evolução futura do nosso Sistema Solar.

A pesquisa foi liderada por Kristina G. Kislyakova, Cientista Sênior do Departamento de Astrofísica da Universidade de Viena, vice-chefe do Formação de estrelas e planetas grupo e o coordenador principal do ERASMUS+ programa. Ela foi acompanhada por outros astrofísicos da Universidade de Viena, a Laboratório de Atmosferas, Ambientes e Observações Espaciais (LAMOS) na Universidade Sorbonne, na Universidade de Leicester e no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins (JHUAPL).

As astrosferas são análogas à heliosfera do nosso Sistema Solar, a camada atmosférica mais externa do nosso Sol, composta de plasma quente empurrado pelos ventos solares para o meio interestelar (ISM). Esses ventos impulsionam muitos processos que fazem com que as atmosferas planetárias sejam perdidas para o espaço (também conhecida como perda de massa atmosférica). Supondo que a atmosfera de um planeta seja regularmente reabastecida e/ou tenha uma magnetosfera protetora, esses ventos podem ser o fator decisivo entre um planeta se tornar habitável ou uma bola de rocha sem vida.

Escala logarítmica do Sistema Solar, Heliosfera e Meio Interestelar (ISM). Crédito: NASA-JPL

Embora os ventos estelares compreendam principalmente prótons, elétrons e partículas alfa, eles também contêm vestígios de íons pesados ​​e núcleos atômicos, como carbono, nitrogênio, oxigênio, silício e até ferro. Apesar da sua importância para a evolução estelar e planetária, os ventos das estrelas semelhantes ao Sol são notoriamente difíceis de restringir. No entanto, sabe-se que estes íons mais pesados ​​capturam elétrons do hidrogênio neutro que permeia o ISM, resultando em emissões de raios X. Usando dados da missão XXM-Newton, Kislyakova e a sua equipa detectaram estas emissões de outras estrelas.

Estas eram 70 Ophiuchi, Epsilon Eridani e 61 Cygni, três estrelas semelhantes ao Sol da sequência principal localizadas a 16,6, 10,475 e 11,4 anos-luz da Terra (respectivamente). Enquanto 70 Ophiuchi e 61 Cygni são sistemas binários de duas estrelas do tipo K (anãs laranja), Epsilon Eridani é uma única estrela do tipo K. Ao observar as linhas espectrais dos iões de oxigénio, eles puderam quantificar diretamente a massa total do vento estelar emitido pelas três estrelas. Para as três estrelas pesquisadas, eles estimaram as taxas de perda de massa em 66,5±11,1, 15,6±4,4 e 9,6±4,1 vezes a taxa de perda de massa solar, respectivamente.

Em suma, isto significa que os ventos destas estrelas são muito mais fortes do que os do nosso Sol, o que pode resultar da atividade magnética mais forte destas estrelas. Como Kislyakova relatou em uma Universidade de Viena comunicado de imprensa:

“No sistema solar, a emissão de troca de carga do vento solar foi observada em planetas, cometas e na heliosfera e fornece um laboratório natural para estudar a composição do vento solar. Observar esta emissão de estrelas distantes é muito mais complicado devido à fraqueza do sinal. Além disso, a distância às estrelas torna muito difícil separar o sinal emitido pela astrosfera da emissão real de raios X da própria estrela, parte da qual está “espalhada” pelo campo de visão da estrela. telescópio devido a efeitos instrumentais.”

Imagem de raios X XMM-Newton da estrela 70 Ophiuchi (esquerda) e a emissão de raios X da região (“Annulus”) que rodeia a estrela representada num espectro sobre a energia dos fotões de raios X (direita). Crédito: C: Kislyakova et al. (2024)

Para o seu estudo, Kislyakova e a sua equipa também desenvolveram um novo algoritmo para desembaraçar as contribuições feitas pelas estrelas e pelas suas astrosferas para os espectros de emissão. Isto permitiu-lhes detectar sinais de troca de carga dos íons de oxigênio do vento estelar e do hidrogênio neutro no ISM circundante. Esta constitui a primeira vez que as emissões de troca de carga de raios X das astrosferas extrasolares foram detectadas diretamente. Além disso, as estimativas da taxa de perda de massa que derivaram poderiam ser usadas pelos astrónomos como referência para modelos de vento estelar, expandindo a pouca evidência observacional que existe para os ventos de estrelas semelhantes ao Sol. Como co-autor Manuel Güdel, também da Universidade de Viena, indicado:

“Tem havido esforços mundiais ao longo de três décadas para substanciar a presença de ventos em torno de estrelas semelhantes ao Sol e medir as suas forças, mas até agora apenas evidências indirectas baseadas nos seus efeitos secundários na estrela ou no seu ambiente aludiram à existência de tais ventos. ventos; nosso grupo tentou anteriormente detectar emissões de rádio dos ventos, mas só conseguiu estabelecer limites superiores para a força do vento, sem detectar os próprios ventos. Nossos novos resultados baseados em raios X abrem o caminho para encontrar e até mesmo obter imagens diretas desses ventos e estudar suas interações com os planetas circundantes.”

No futuro, este método de detecção direta de ventos estelares será facilitado por missões de próxima geração, como a missão europeia Athena. Esta missão incluirá uma imagem de alta resolução Unidade de campo integral de raios X (X-IFU), que o Athena usará para resolver a estrutura mais fina e a proporção de linhas de emissão fracas que são difíceis de distinguir usando os instrumentos do XMM-Newton. Isto fornecerá uma imagem mais detalhada dos ventos estelares e das astrosferas de estrelas distantes, ajudando os astrónomos a restringir a sua habitabilidade potencial, ao mesmo tempo que melhora os modelos de evolução solar.

Leitura adicional: Universidade de Viena, Astronomia da Natureza

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