823: Estrela próxima pode ajudar a explicar porque é que o nosso Sol não teve manchas solares durante 70 anos

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Um novo estudo identificou uma estrela próxima cujos ciclos de manchas solares parecem ter parado. O estudo desta estrela pode ajudar a explicar o período entre meados do século XVII e o início do século XVIII, quando o nosso Sol parou os seus ciclos de manchas solares. Esta imagem retrata um ciclo típico de 11 anos no sol, com menos manchas solares a aparecerem no seu mínimo (canto superior esquerdo e superior direito) e muitas no seu máximo (centro).
Crédito: NASA

O número de manchas solares no nosso Sol tipicamente vai e vem num ciclo previsível de 11 anos, mas um período invulgar de 70 anos em que as manchas solares foram incrivelmente raras tem mistificado os cientistas durante 300 anos. Agora, de acordo com uma equipa de investigadores da Universidade Estatal da Pensilvânia, EUA, uma estrela próxima, parecida com o Sol, parece ter parado os seus próprios ciclos e entrado num período semelhante de manchas estelares raras.

A continuação da observação desta estrela poderia ajudar a explicar o que aconteceu ao nosso próprio Sol durante este “Mínimo de Maunder”, bem como fornecer informações da actividade magnética estelar do Sol, que pode interferir com satélites e comunicações globais e possivelmente até afectar o clima na Terra.

A estrela – e um catálogo de 5 décadas da actividade de manchas estelares de 58 outras estrelas semelhantes ao Sol – está descrito num novo artigo publicado na revista The Astronomical Journal.

As manchas estelares são zonas que aparecem escuras à superfície de uma estrela devido a temperaturas temporariamente mais baixas resultantes do dínamo da estrela – o processo que cria o seu campo magnético. Os astrónomos têm vindo a documentar alterações na frequência das manchas solares do nosso Sol desde que foram observadas pela primeira vez por Galileu e outros astrónomos no século XVII, pelo que há um bom registo do seu ciclo de 11 anos. A excepção é o Mínimo de Maunder, que durou desde meados do século XVII até ao início do XVIII e tem deixado os astrónomos perplexos desde então.

“Não sabemos realmente o que causou o Mínimo de Maunder e temos olhado para outras estrelas semelhantes ao Sol para ver se podem fornecer algumas informações,” disse Anna Baum, da Universidade Estatal da Pensilvânia e primeira autora do artigo científico. “Identificámos uma estrela que pensamos ter entrado num estado semelhante ao Mínimo de Maunder. Será realmente excitante continuar a observar esta estrela durante este mínimo e até terminar, o que poderá ser bastante informativo sobre a actividade do Sol há 300 anos atrás.”

A equipa de investigação recolheu dados de múltiplas fontes para juntar 50 a 60 anos de dados de manchas para 59 estrelas. Isto inclui dados do Projeto HK do Observatório Monte Wilson – que foi concebido para estudar a actividade da superfície estelar e decorreu de 1966 a 1996 – e pesquisas exoplanetárias do Observatório Keck que incluem este tipo de dados como parte da sua procura contínua de exoplanetas de 1996 a 2020.

Os investigadores compilaram uma base de dados de estrelas que apareceram em ambas as fontes e que tinham outras informações prontamente disponíveis que poderiam ajudar a explicar a actividade de manchas estelares. A equipa também fez esforços consideráveis para padronizar as medições dos diferentes telescópios de modo a compará-las directamente, limpando os dados.

A equipa identificou ou confirmou que 29 destas estrelas têm ciclos de manchas estelares, observando pelo menos dois períodos completos de ciclos, que muitas vezes duram mais de uma década. Algumas estrelas não parecem ter ciclos de todo, o que pode ser devido ao facto de girarem demasiado lentamente para terem um dínamo e estarem magneticamente “mortas”, ou porque estão perto do fim das suas vidas. Várias das estrelas necessitam de mais estudos para confirmar se têm um ciclo.

“Esta série temporal contínua, com mais de 50 anos de duração, permite-nos ver coisas que nunca teríamos reparado nos instantâneos de 10 anos que fazíamos antes,” disse Jason Wright, professor de astronomia e astrofísica na Universidade Estatal da Pensilvânia e autor do artigo. “Notavelmente, Anna encontrou uma estrela promissora que teve ciclos durante décadas, mas que parece ter parado.”

De acordo com os cientistas, a estrela – chamada HD 166620 – tinha um ciclo estimado em cerca de 17 anos, mas entrou agora num período de baixa actividade e não mostra sinais de manchas estelares desde 2003.

“Quando vimos estes dados pela primeira vez, pensámos que devia ter sido um erro, que tínhamos juntado dados de duas estrelas diferentes ou que havia uma gralha no catálogo ou que a estrela estava mal identificada”, disse Jacob Luhn, estudante na mesma universidade quando o projecto começou, que agora está na Universidade da Califórnia, em Irvine. “Mas nós verificámos tudo duas, três vezes. Os tempos de observação eram consistentes com as coordenadas que esperávamos que a estrela tivesse.” E não há muitas estrelas brilhantes no céu que o Monte Wilson tenha observado. Não importa o número de vezes que verificássemos, chegamos sempre à conclusão de que esta estrela simplesmente parou o seu ciclo.”

Os investigadores esperam continuar a estudar esta estrela durante todo o seu período mínimo e potencialmente à medida que sai e começa a mostrar ciclos novamente. Esta observação contínua poderia fornecer informações importantes sobre como o Sol e estrelas semelhantes geram os seus dínamos magnéticos.

“Há um grande debate sobre o que foi o Mínimo de Maunder,” disse Baum, que é agora estudante de doutoramento na Universidade de Lehigh, estudando astronomia estelar e astero-sismologia. “Será que o campo magnético do Sol basicamente se desligou? Será que perdeu o seu dínamo? Ou ainda tinha ciclos, mas a um nível demasiado baixo para não produzir muitas manchas solares? Não podemos voltar atrás no tempo para fazer medições de como era, mas se conseguirmos caracterizar a estrutura magnética e a força do campo magnético desta estrela, talvez possamos começar a obter algumas respostas.”

Uma melhor compreensão da actividade da superfície e do campo magnético do Sol poderia ter várias implicações importantes. Por exemplo, uma forte actividade estelar pode danificar satélites e comunicações globais. Uma tempestade solar particularmente forte desactivou uma rede eléctrica no Quebeque em 1989. Foi também sugerido que os ciclos das manchas solares podem ter uma ligação com o clima da Terra. Além disso, os investigadores disseram que as informações sobre esta estrela podem ter impacto na nossa procura por planetas para lá do nosso Sistema Solar.

“As manchas estelares e outras formas de actividade magnética à superfície das estrelas interferem com a nossa capacidade de detectar os planetas em redor,” disse Howard Isaacson, cientista investigador da Universidade da Califórnia em Berkeley, autor do artigo. “A melhoria da compreensão da actividade magnética de uma estrela pode ajudar-nos a melhorar os nossos esforços de detecção.”

A base de dados das 59 estrelas e da sua actividade de manchas estelares foi posta à disposição dos investigadores para uma análise mais aprofundada.

“Esta investigação é um grande exemplo de astronomia inter-geracional e de como continuamos a melhorar a nossa compreensão do Universo, baseando-nos nas muitas observações e na investigação dedicada de astrónomos que nos precederam,” disse Wright. “Examinei os dados das manchas estelares do Monte Wilson e do Observatório Keck para a minha tese quando era estudante, Howard os dados de manchas estelares do levantamento CPS (California Planet Survey) para a sua tese de mestrado, e agora Anna juntou todos estes dados para um olhar mais abrangente ao longo dos anos. Estamos todos entusiasmados por continuar a estudar esta e outras estrelas promissoras.”

Astronomia On-line
29 de Março de 2022