O Sol é definitivamente uma estrela do tipo solar

Artigo: Reconciling solar and stellar magnetic cycles with nonlinear dynamo simulations

Autores: A. Strugarek, P. Beaudoin, P. Charbonneau, A.S. Brun, J.-D. do Nascimento Jr.

Instituições do primeiro autor: Université de Montréal (Département de physique), Université Paris-Diderot (Laboratoire AIM Paris-Saclay)

Status: Publicado na revista Science, acesso aberto no arXiv

Uma das poucas certezas que nós temos como humanos é que o Sol sempre nasce no leste e se põe a oeste, sempre em intervalos de 24 horas, e vai continuar fazendo isso pelos próximos 5 bilhões de anos. Devido à sua proximidade e o nível de detalhes em que conhecemos a estrutura do Sol, astrônomos o usam como ponto de referência de comparação com outras estrelas e também para calibrar modelos teóricos de como as estrelas funcionam. Mas para que essa referência seja válida, é necessário que o Sol seja uma estrela comum e não uma estrela atípica.

É tudo culpa dos campos magnéticos

Estrelas são enormes bolas de gás quente com partes móveis. Aquelas que são similares ao Sol (também conhecidas como estrelas do tipo solar) tem zonas convectivas grandes, que agem como água borbulhando dentro de uma panela no fogo. A circulação convectiva de plasma gera campos magnéticos, e a rotação estelar, por sua vez, faz com que as linhas desses campos se envolvam em torno da estrela, criando um dínamo estelar. Quando as linhas se concentram, elas produzem manchas escuras na superfície estelar e ejeções de massa espetaculares; a atividade de uma estrela é medida pela força desses episódios.

Você já deve ter ouvido falar do ciclo de atividade do Sol: ele dura cerca de 11 anos, período esse que a estrela passa de uma fase muito ativa para outra menos ativa (e vice-versa), e no qual o Sol inverte a sua polaridade magnética uma vez. O objetivo dos autores do artigo de hoje é justamente verificar se o Sol é uma estrela típica em relação ao seu ciclo de atividade. Se ele for muito diferente de estrelas do tipo solar, ou seja, um ponto fora da curva, significa que ele não pode ser usado como referência ou calibração.

Somente um caminho

Os autores utilizaram um programa de simulações magnetoidrodinâmicas (MHD, o estudo da evolução de campos magnéticos em fluidos condutores em movimento) com uma estrutura estelar fixa, mas variando o período de rotação estelar entre 14 e 29 dias — lembre-se que a rotação influencia muito na atividade estelar — e também a profundidade da camada convectiva. Todas as simulações geraram características de estrelas do tipo de solar, como a intensidade do campo magnético e as inversões de polaridade que ocorrem com um período de aproximadamente 10 anos (Fig. 1).

Figura 1. Simulações magnetoidrodinâmicas do campo magnético do Sol. A escala de cores nas imagens A, B e C corresponde à velocidade de células convectivas. A imagem D mostra que, nessa simulação, a polaridade magnética do Sol se inverte a cada 16 anos, aproximadamente.

Estudos anteriores no assunto acharam que a evolução da atividade de estrelas do tipo solar se divide em dois grupos diferentes, e curiosamente o Sol estaria justamente em uma região de transição entre esses dois grupos. No entanto, observações mais recentes indicam que essa divisão não é muito bem definida, e os resultados do artigo de hoje apontam que a evolução aparenta seguir apenas uma tendência geral (veja Fig. 2); neste cenário, o período do ciclo de atividade depende somente do período rotacional da estrela.

Figura 2. O período do ciclo magnético de estrelas do tipo solar (símbolos cianos e amarelos), do Sol (símbolo ⊙) e das simulações (círculos azuis) seguem uma única tendência em relação ao período de rotação estelar (eixo x) quando levamos em conta a profundidade da camada convectiva.

Os autores explicam que a conclusão anterior — dois diferentes caminhos de evolução da atividade estelar — se deve ao fato de que esses estudos não levaram em conta que a atividade estelar também depende da profundidade da camada convectiva. O estudo do artigo de hoje leva em conta essa dependência, já que ela é um input dos modelos, e por isso seus resultados chegaram a uma conclusão diferente.

Com isso, concluímos que o Sol não está em uma região de transição entre diferentes caminhos evolutivos, como antes se pensava. E, portanto, ele definitivamente é uma estrela do tipo solar, e nós podemos seguir tranquilamente em frente em utilizar o Sol como referência para comparações com outras estrelas.


Nota do autor: Alguns trechos deste texto são baseados no post do blog Astrobites “It turns out the Sun is more chill than we previously thought”, que também é de minha autoria.

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