Um método simples, porém elegante, de medir a gravidade da superfície de uma estrela acaba de ser descoberto. Desenvolvida por uma equipe de astrônomos e chefiada pelo professor de física e astronomia de Vanderbilt, Keivan Stassun, essa nova técnica mede o "flicker" de uma estrela.
Com uma incerteza que varia de 50% a 200%, os astrônomos estão ansiosos para aproveitar uma nova maneira de medir a gravidade da superfície de uma estrela que nivelará o campo de jogo. Ao obter números aprimorados para uma grande variedade de estrelas a distâncias variadas, esse novo método pode reduzir pela metade o número de incertezas.
"Depois de conhecer a gravidade da superfície de uma estrela, você só precisa de outra medida, a temperatura, que é bastante fácil de obter, para determinar sua massa, tamanho e outras propriedades físicas importantes", disse Stassun.
"Medir bem a gravidade estelar da superfície sempre foi um negócio difícil", acrescentou Gibor Basri, professor de astronomia da Universidade da Califórnia, Berkeley, que contribuiu para o estudo. "Portanto, é uma surpresa muito agradável descobrir que o brilho sutil da luz de uma estrela fornece uma maneira relativamente fácil de fazê-lo."
Como atualmente medimos a gravidade estelar da superfície? Até agora, os astrônomos contavam com três métodos: fotométrico, espectroscópico e asteroseísmico. Essa nova maneira de medir, conhecida como “método flicker”, é muito mais simplista do que as formas anteriores e, na verdade, é mais precisa do que duas delas. Vamos dar uma olhada nos três métodos atualmente aceitos ...
Para fotometria, observa-se o brilho de uma estrela em várias cores. Como um gráfico, esses padrões revelam composição química, temperatura e gravidade da superfície. Capazes de serem usados em estrelas fracas, os dados fotométricos são fáceis de observar, mas não são muito precisos. Varia com uma incerteza de 90 a 150 por cento. Semelhante às observações fotométricas, a técnica espectroscópica analisa a cor, mas analisa muito mais de perto as emissões elementares da atmosfera estelar. Embora tenha uma taxa de incerteza mais baixa de 25 a 50%, ela é limitada a estrelas mais brilhantes. Como um código de barras, ele mede a gravidade da superfície pela largura das linhas espectrais: a alta gravidade se espalha, enquanto a menor é estreita. Na asteroseismologia, a precisão aumenta para apenas alguns por cento, mas as medidas são difíceis de obter e estão limitadas a estrelas brilhantes e próximas. Nesta técnica, o som que viaja através do interior estelar é medido e frequências específicas associadas à gravidade da superfície são identificadas. Estrelas gigantes pulsam naturalmente em um tom baixo, enquanto estrelas pequenas reverberam em um tom mais alto. Imagine o gongo de um sino grande em oposição ao toque de um pequeno.
Então, o que é cintilação? No método de cintilação, as diferenças de brilho da estrela são medidas - especificamente as variações que ocorrem em oito horas ou menos. Essas variações parecem estar ligadas à granulação superficial, a interconexão de “células” cobrindo a superfície estelar. Essas regiões são formadas por colunas de gás subindo de baixo. Para estrelas com alta gravidade superficial, a granulação parece mais fina e pisca mais rapidamente, enquanto estrelas com baixa gravidade superficial exibem granulação grossa e tremem lentamente. A cintilação da gravação é um processo simples, que envolve apenas cinco linhas de código de computador para criar uma medida básica. Graças à sua facilidade e simplicidade, reduz não apenas as despesas de obtenção de dados, mas também elimina grande parte do esforço necessário para medir a gravidade da superfície de um grande número de estrelas.
“Os métodos espectroscópicos são como cirurgia. A análise é meticulosa, envolvida e muito refinada ”, disse Stassun. “Flicker é mais parecido com ultrassom. Você apenas passa a sonda pela superfície e vê o que precisa ver. Mas seu poder de diagnóstico - pelo menos com a finalidade de medir a gravidade - é tão bom quanto não melhor. ”
O método flicker é preciso? Colocando medidas lado a lado com a asteroseismologia, os pesquisadores determinaram que ela possui um fator de incerteza inferior a 25% - melhor do que os resultados espectroscópicos e fotométricos. Sua única característica ruim é que exige dados precisos obtidos por longos períodos de tempo. No entanto, um instrumento especializado, Kepler, já forneceu uma grande quantidade de informações que podem ser recicladas. Graças às dezenas de milhares de observações de estrelas monitoradas para exoplanetas, os dados do Kepler estão prontamente disponíveis para futuros exames de cintilação.
"A precisão requintada dos dados do Kepler nos permite monitorar a agitação e as ondas nas superfícies das estrelas", disse Joshua Pepper, membro da equipe, professor assistente de física da Universidade de Lehigh. "Esse comportamento causa mudanças sutis no brilho de uma estrela na escala de tempo de algumas horas e nos mostra detalhadamente quão longe essas estrelas estão em suas vidas evolutivas".
Como foi descoberto o flicker? A estudante de pós-graduação Fabienne Bastien foi a primeira a notar algo um pouco diferente ao usar um software de visualização especial para examinar os dados do Kepler. Este software, desenvolvido pelos astrônomos da Vanderbilt, foi originalmente projetado para investigar grandes conjuntos de dados de astronomia multidimensionais. (A ferramenta de visualização de dados que ativou essa descoberta, chamada Filtergraph, é gratuita para o público.)
"Eu estava traçando vários parâmetros procurando algo que se correlacionasse com a força dos campos magnéticos das estrelas", disse Bastien. "Não encontrei, mas encontrei uma correlação interessante entre certos padrões de cintilação e gravidade estelar".
Bastien então relatou sua descoberta a Stassun. Igualmente curioso, o casal decidiu então experimentar o novo método nas curvas de luz Kepler arquivadas de várias centenas de estrelas parecidas com o sol. De acordo com o comunicado de imprensa, quando mapearam o brilho médio de qualquer estrela em particular contra sua intensidade de cintilação, eles notaram um padrão. “À medida que as estrelas envelhecem, sua variação geral cai gradualmente ao mínimo. Isso é facilmente compreendido porque a taxa na qual uma estrela gira diminui gradualmente ao longo do tempo. À medida que as estrelas se aproximam desse mínimo, sua cintilação começa a crescer em complexidade - uma característica que os astrônomos chamam de "crepitar". Quando atingem esse ponto, que chamam de piso cintilante, as estrelas parecem manter esse baixo nível de variabilidade pelo resto de suas vidas, embora pareça crescer novamente à medida que as estrelas se aproximam do fim de suas vidas como estrelas gigantes vermelhas . ”
"Esta é uma nova maneira interessante de ver a evolução estelar e uma maneira de colocar a evolução futura do nosso Sol em uma perspectiva maior", disse Stassun.
Então, qual é o futuro do nosso Sol de acordo com o flicker? Quando os pesquisadores amostraram a curva de luz do Sol, descobriram que ela "pairava logo acima do piso cintilante". Essa medida os leva a supor que o Sol se transformará em um "estado de variabilidade mínima e, no processo, perderá seus pontos". Poderia ser por isso que não vemos tanta atividade quanto o esperado durante o tempo máximo solar atual, ou é apenas uma nova teoria em que é muito cedo para fazer suposições? Vamos ligar para o seu flicker e aumentar duas posições para você ...
Fonte da história original: Vanderbilt News Release.
