Ao longo do último ano, testemunhamos auroras deslumbrantes nos hemisférios norte e sul, conhecidas como Aurora Boreal e Aurora Austral, respectivamente.
© Solar Dynamics Observatory (campos magnéticos interagindo na superfície solar)
Devemos agradecer ao ciclo de atividade solar por esses espetáculos de luz, cuja atividade é impulsionada pelo campo magnético solar. Mas, embora os astrônomos observem a atividade magnética do Sol há séculos, ainda há muito que se desconhece sobre o próprio campo magnético, como onde e como ele se forma. Uma das maneiras pelas quais os pesquisadores estão tentando entender melhor o campo magnético do Sol é encontrando estrelas comparáveis ao Sol com ciclos de atividade para verificar se seus campos magnéticos funcionam de maneira semelhante.
Em uma série de artigos, incluindo um aceito recentemente para publicação no periódico Astronomy & Astrophysics, pesquisadores descobriram o ciclo magnético de outra estrela, Iota Horologii.
O que é um ciclo magnético? Antes de nos aprofundarmos na pesquisa, é importante entendermos exatamente o que o campo magnético do Sol está fazendo e o que os astrônomos já sabem. Podemos imaginar o Sol e seu campo magnético global como um gigantesco ímã em forma de barra, com seus próprios polos norte (vermelho) e sul (azul), exceto que, neste caso, os polos magnéticos nem sempre permanecem no mesmo lugar. Ao longo de um período de cerca de 11 anos, o ímã em forma de barra inverte-se à medida que o campo magnético global do nosso Sol muda completamente de direção. Após outros 11 anos, ele retorna à sua posição original, completando um ciclo de 22 anos conhecido como ciclo magnético.
O campo magnético do Sol impulsiona a atividade solar, que se manifesta como erupções solares, manchas solares e ejeções de massa coronal, entre outros fenômenos. Todas essas são mudanças visíveis e mensuráveis na superfície e na atmosfera solar, causadas por partes do campo magnético que se torcem e se emaranham, ocasionalmente até mesmo se rompendo e se reconectando, conforme o Sol gira. À medida que o campo magnético global muda de polaridade, ele se torna mais complexo e dinâmico, gerando mais atividade magnética na superfície e criando mais manchas solares. Quando o campo magnético está mais calmo, observamos menos manchas solares e uma atividade solar mais fraca. Na Terra, vemos menos auroras durante o mínimo solar e mais durante o pico da atividade solar. Os astrônomos ainda estão tentando entender como o campo magnético do Sol é gerado e se esse mecanismo é o mesmo para todas as estrelas.
Essa teoria abrangente dos campos magnéticos celestes, chamada Teoria do Dínamo, precisa ser capaz de explicar tudo isso e muito mais: como e onde o campo magnético é gerado? Como isso resulta, no caso do Sol, em um ciclo de atividade de 11 anos e um ciclo magnético de 22 anos? O fato de o Sol ser a única estrela com um campo magnético estudado em detalhes tornou muito desafiador o desenvolvimento de uma teoria sobre campos magnéticos estelares.
Considerando que os astrônomos precisaram de séculos de observações das mudanças na superfície do Sol para conectá-las ao seu ciclo magnético, é uma tarefa bastante complexa fazer o mesmo com outra estrela. Primeiro, é preciso determinar o tipo de atividade estelar que a estrela apresenta em sua superfície. No caso do Sol, essa atividade é caracterizada por pequenas manchas escuras (pontos) acompanhadas por grandes estruturas brilhantes (chamadas fáculas ou plagas). Ao medir as assinaturas que essas estruturas introduzem no espectro estelar, é possível determinar se a estrela tem mais ou menos manchas do que o Sol ou quais estruturas cobrem uma área maior na superfície da estrela. Além disso, em alguns casos, é possível medir a resposta espectral ao campo magnético na superfície da estrela. Isso é conhecido como efeito Zeeman, que faz com que as linhas espectrais se dividam em múltiplos componentes em um campo magnético.
Usando um espectropolarímetro para analisar a polarização e a divisão dessas linhas espectrais, é possível calcular a intensidade e, em alguns casos, a direção do campo magnético, particularmente a componente na linha de visada (a direção que aponta para o observador). Em seguida, os astrônomos precisam procurar uma estrela jovem, pois estrelas mais jovens geralmente têm um ciclo mais rápido e ativo, o que se acredita ser devido às suas maiores velocidades de rotação. Isso as torna alvos ideais, já que exibem diferenças mais pronunciadas em seus espectros ao longo de seus ciclos e precisam ser observadas por um curto período de apenas alguns anos.
Uma estrela como Iota Horologii (Iota Hor), localizada a aproximadamente 56 anos-luz de distância, revelou-se o alvo ideal. Ela está próxima, com 600 milhões de anos de idade, é relativamente jovem para uma estrela e tem tamanho, massa e temperatura superficial semelhantes ao nosso Sol. Ela também abriga um planeta em uma órbita semelhante à da Terra. Estudos anteriores estimaram que Iota Hor poderia ter um ciclo de atividade de apenas 1,6 anos. Esse período foi curto o suficiente para ser confirmado esse ciclo e estudar mais a fundo o ciclo magnético da estrela sem a necessidade de décadas de observação telescópica.
Foram confirmadas as características importantes da estrela, incluindo seu período de rotação, ciclos de atividade e aspectos dominantes em sua superfície. A pesquisa revelou que Iota Hor completa um ciclo magnético aproximadamente a cada 2,1 anos. Além disso, observando Iota Hor continuamente, a equipe conseguiu reconstruir seu ciclo magnético usando uma técnica chamada imagem Zeeman-Doppler. No Sol, as manchas solares geralmente aparecem em pares, uma com polaridade positiva e outra com polaridade negativa; essa técnica permite que os astrônomos identifiquem manchas em uma estrela, captando imagens das diferentes polaridades que cobrem sua superfície.
Os pesquisadores então plotaram suas imagens da luz polarizada de Iota Hor para ver como a superfície muda ao longo do tempo. Este gráfico final é conhecido como diagrama de borboleta, assim chamado por causa do formato que apresenta quando o mapa é feito para a superfície do Sol. Ao plotar este gráfico para Iota Hor, eles criaram o primeiro “diagrama de borboleta” para uma estrela que não seja o nosso Sol. Ao produzir este “diagrama de borboleta” para outra estrela, eles conseguiram confirmar com sucesso que a estrela exibe um comportamento semelhante ao do Sol, já que seu ciclo de atividade está ligado ao seu ciclo magnético.
O objetivo dessa campanha é criar um banco de estrelas semelhantes ao Sol para estudar, e este é apenas o começo. Para dar continuidade ao trabalho de desvendar os campos magnéticos estelares, os pesquisadores pretendem coletar dados de um grupo inteiro de estrelas em uma região semelhante, com a esperança de confirmar a presença de campos magnéticos.
Fonte: ESO