O Sol é uma estrela preguiçosa?

Título: The Sun is less active than Solar-like stars

Autores: Timo Reinhold, Alexander I. Shapiro, Sami K. Solanki, Benjamin T. Montet, Nathalie A. Krivova, Robert H. Cameron, Eliana M. Amazo-Gomez

Instituição do Primeiro Autor: Max Planck Institute for Solar System Research, Gottingen, Alemanha

Status: Aceito para publicação na Science, disponível no arxiv.

O dínamo do Sol é o processo que gera seu campo magnético, o que leva à criação de manchas solares e, eventualmente, a erupções solares. Essas erupções criam um aumento temporário no brilho do Sol. Este processo é definido como atividade solar.

Durante décadas, os astrônomos se perguntaram se estrelas semelhantes ao nosso Sol apresentavam uma variação semelhante em seus brilhos. As medições precisas de brilho do telescópio espacial Kepler permitiram a detecção da variabilidade fotométrica, que é o quanto a contagem de fótons de um objeto varia com o tempo, de mais de 100.000 estrelas em nossa galáxia. A variabilidade fotométrica de estrelas semelhantes ao Sol está diretamente relacionada à sua atividade magnética: quanto mais variável a contagem de fótons de uma estrela, mais magneticamente ativa ela é.

Os autores do artigo de hoje usam os dados do Kepler combinados com a astrometria do Gaia para medir a atividade de “estrelas semelhantes ao Sol” – estrelas com temperaturas, gravidades superficiais, metalicidades e períodos de rotação quase idênticos ao Sol. Eles descobrem que a variabilidade mediana de estrelas semelhantes ao Sol é 5 vezes maior do que a variabilidade mediana do Sol e tentam explicar por que o Sol parece ser menos ativo do que seus contemporâneos. Esse resultado pode esclarecer (trocadilho intencional) como a atividade estelar evolui à medida que uma estrela envelhece, e nos diz mais sobre como a atividade magnética do Sol pode evoluir ainda mais com o tempo. Compreender mais sobre o dínamo solar é importante porque as mudanças nos níveis de atividade do Sol podem ter um impacto direto no clima e na atmosfera da Terra.

Encontrando estrelas parecidas com o Sol

A amostra de estrelas foi selecionada usando diagramas HR gerados a partir dos dados Kepler e Gaia (Figura 1), selecionando estrelas cujas propriedades são semelhantes ao Sol. A amostra é separada em dois subgrupos: estrelas “periódicas”, com períodos de rotação detectados (369 estrelas), e estrelas “não periódicas”, com períodos de rotação não detectados (2529 estrelas). Estas estrelas foram observadas durante um período de 4 anos.

Figura 1. Os diagramas HR destacam as estrelas periódicas (painel superior) e não periódicas (painel inferior) em azul escuro próximo ao Sol, que é marcado como uma estrela preta nos gráficos. O eixo x é a temperatura efetiva e o eixo y é a magnitude absoluta. A linha preta sólida é uma isócrona (estrelas da mesma idade) de 4 bilhões de anos com metalicidade de -0,8 [Fe/H] e a linha preta tracejada é uma isócrona de 5 bilhões de anos com metalicidade de 0,3 [Fe/H].
Figura 1 do artigo de hoje.

Comparando outras estrelas com o Sol 

Para quantificar e comparar a atividade magnética dessas estrelas com a do Sol, os autores definem uma quantidade chamada faixa de variabilidade (Rvar). Rvar é uma medição de fluxo normalizada, definida como a diferença entre os percentis 95 e 5 dos valores de fluxo de fótons medidos divididos pelo fluxo mediano para cada estrela. Os valores são então corrigidos para ficarem mais próximos dos parâmetros do Sol de metalicidade, gravidade superficial e período de rotação. Para determinar o Rvar do Sol, os autores executam uma simulação de dados de irradiância solar total, medidos para simular como o fluxo do Sol apareceria se fosse visto através do Kepler – levando em consideração suas propriedades, bem como qualquer ruído que pudesse aparecer nos dados. Esses dados solares simulados são chamados de “Sol Ruidoso”.

A distribuição dos valores Rvar para toda a amostra Kepler é mostrada na Figura 2. Os autores descobriram que o valor médio da variabilidade das estrelas semelhantes ao Sol é 5 vezes maior do que a variabilidade mediana do Sol e 1,8 vezes maior que o valor solar máximo para Rvar. Os autores propõem duas explicações para os diferentes níveis de atividade. Primeiro, pode haver diferenças entre a atividade magnética de estrelas periódicas e não periódicas. Estudos anteriores mostram que o Sol está atualmente em um estado de atividade estelar mais baixa, enquanto estrelas com períodos de rotação definidos estão em estados de alta atividade. Em segundo lugar, a distribuição dos valores de Rvar para as estrelas semelhantes ao Sol pode representar todos os valores possíveis da atividade solar, e simplesmente não estamos vendo o Sol em um estado de alta atividade neste momento.

Embora a razão pela qual o Sol atualmente pareça ser menos ativo do que outras estrelas semelhantes ao Sol ainda não seja totalmente compreendida, os autores demonstram como o Sol pode ser colocado no contexto de estrelas semelhantes a ele na Via Láctea. Essas comparações feitas pelo artigo podem nos ajudar a entender a atividade passada, presente e possivelmente futura do Sol.

Figura 2. A distribuição do Rvar para o “Sol Ruidoso” (verde escuro), a amostra composta do Kepler (estrelas periódicas + não periódicas; mostradas em preto) e a amostra periódica do Kepler, ambas corrigidas para os valores das propriedades do Sol. A linha amarela tracejada é um ajuste exponencial à distribuição da amostra composta. Figura 3 do artigo de hoje.

Edição científica: Jamie Sullivan

Foto em destaque: NASA Solar System Exploration

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