Primeira observação de uma erupção explosiva numa estrela próxima

Astrônomos, utilizando o observatório espacial XMM-Newton da ESA e o telescópio LOFAR (LOw Frequency ARray), detectaram definitivamente uma explosão de material lançado para o espaço por outra estrela.

© Olena Shmahalo (ilustração da ejeção de massa coronal numa estrela)

A explosão é suficientemente poderosa para destruir a atmosfera de qualquer planeta ao seu redor. A explosão foi uma ejeção de massa coronal (EMC), erupções que vemos frequentemente vindas do Sol. Durante uma EMC, enormes quantidades de material são lançadas da nossa estrela, inundando o espaço circundante. Estas expulsões dramáticas moldam e conduzem o clima espacial, tal como as deslumbrantes auroras que vemos na Terra, e podem destruir as atmosferas de planetas próximos. Mas embora as EMCs sejam comuns no Sol, ainda não tínhamos detectado nenhuma de forma convincente em outra estrela, até agora.

Quando uma EMC viaja através das camadas de uma estrela para o espaço interplanetário, produz uma onda de choque e uma explosão associada de ondas de rádio. Este sinal de rádio curto e intenso captado provinha de uma estrela situada a cerca de 130 anos-luz de distância. A estrela é uma anã vermelha, um tipo de estrela muito mais fraca, mais fria e menor do que o Sol. Não é nada parecida com a nossa: tem cerca de metade da massa, gira 20 vezes mais depressa e tem um campo magnético 300 vezes mais poderoso. A maior parte dos planetas que existem na Via Láctea orbitam este tipo de estrela.

O sinal de rádio foi detectado com o radiotelescópio LOFAR, e depois com o XMM-Newton para determinar a temperatura, a rotação e o brilho da estrela em raios X. Isto foi essencial para interpretar o sinal de rádio e descobrir o que estava realmente acontecendo. 

Os pesquisadores determinaram que a EMC se movia a uma velocidade muito rápida de 2.400 km/s, uma velocidade apenas observada em 1 de cada 2.000 EMCs que ocorrem no Sol. A ejeção foi suficientemente rápida e densa para eliminar completamente as atmosferas de quaisquer planetas que possam orbitar a estrela. A capacidade de destruição atmosférica da EMC é uma descoberta excitante para a nossa busca de vida em outros sistemas. A habitabilidade de um planeta é definida pela distância a que se encontra da sua estrela progenitora se está ou não dentro da "zona habitável" da estrela, uma região onde pode existir água líquida à superfície de planetas com atmosferas adequadas.

Mas e se essa estrela for especialmente ativa, lançando regularmente erupções perigosas de matéria e desencadeando tempestades violentas? Um planeta regularmente bombardeado por poderosas ejeções de massa coronal pode perder completamente a sua atmosfera, deixando para trás uma rocha estéril, um mundo inabitável, apesar da sua órbita ser "perfeita".

A descoberta também contribui para a nossa compreensão do clima espacial, algo que há muito é um foco das missões da ESA e que está atualmente sendo explorado pela SOHO, Proba, Swarm e Solar Orbiter. O XMM-Newton, por sua vez, é um dos principais exploradores do Universo quente e extremo. Lançado em 1999, o telescópio espacial já observou os núcleos das galáxias, estudou estrelas para compreender a sua evolução, investigou o ambiente dos buracos negros e detetcou intensas explosões de radiação energética de estrelas e galáxias distantes.

Um artigo foi publicado na revista Nature.

Fonte: ESA

Ejeções de massa coronal no alvorecer do Sistema Solar

Astrônomos utilizaram observações simultâneas feitas da Terra e do espaço para medir a temperatura e a velocidade do gás ejetado por uma estrela jovem semelhante ao Sol.

© NAOJ (ilustração de ejeção de massa coronal na estrela EK Draconis)

Esta medição mostrou uma ejeção de dois componentes, consistindo em um componente quente e rápido seguido por um componente mais lento e frio. Este resultado é importante para a compreensão de como as estrelas jovens afetam o ambiente ao seu redor, onde planetas e vida podem estar se formando inicialmente, e, por extensão, fornece informações sobre os primórdios do Sistema Solar, da Terra e da vida na Terra.

O Sol ejeta frequentemente enormes massas de gás ionizado quente, chamadas plasma, associadas a erupções solares. Esses eventos são conhecidos como Ejeções de Massa Coronal (EMCs). Elas costumam ocorrer juntamente com súbitos brilhos chamados erupções solares e, às vezes, se estendem o suficiente para perturbar a magnetosfera da Terra, gerando fenômenos climáticos espaciais, incluindo auroras ou tempestades geomagnéticas, e até mesmo danificando redes elétricas em algumas ocasiões.

Observou-se que estrelas jovens semelhantes ao Sol emitem erupções estelares frequentes, e sabe-se que algumas delas estão associadas a grandes EMCs, que superam em muito qualquer uma observada no Sol atual. As EMCs no Sol contêm componentes em diferentes temperaturas, variando de 10.000 Kelvin a 1.000.000 Kelvin, mas até agora os dados sobre EMCs em outras estrelas se limitavam a um único componente de temperatura, especialmente o plasma de baixa temperatura.

Enormes EMCs do Sol primitivo podem ter impactado severamente os ambientes primordiais da Terra, Marte e Vênus. No entanto, ainda não está claro até que ponto as explosões nessas estrelas jovens exibem EMCs semelhantes às solares. Nos últimos anos, o plasma frio das EMCs foi detectado por meio de observações ópticas terrestres. No entanto, a alta velocidade e a esperada ocorrência frequente de EMCs fortes no passado permaneceram um mistério.

Para obter uma compreensão mais completa dos eventos de EMC em estrelas jovens, uma equipe internacional de pesquisadores liderada por Kosuke Namekata, da Universidade de Kyoto, organizou observações em ultravioleta com o telescópio espacial Hubble e observações ópticas com telescópios terrestres no Japão e na Coreia para medir simultaneamente diferentes componentes de temperatura de um evento de EMC estelar.

Seu alvo era a jovem estrela semelhante ao Sol, EK Draconis, localizada a 111 anos-luz de distância, na direção da constelação de Draco. A equipe obteve sucesso na observação de diferentes componentes de temperatura de um evento de EMC. Primeiramente, um plasma quente de 100.000 Kelvin foi ejetado a uma velocidade entre 300 e 550 km/s, seguido, cerca de dez minutos depois, por um gás mais frio, a aproximadamente 10.000 Kelvin, ejetado a 70 km/s. Isso indica que os componentes mais quentes das Ejeções de Massa Coronal (EMCs) estelares possuem energias cinéticas maiores do que os componentes mais frios e, portanto, podem afetar as atmosferas de exoplanetas de forma mais severa do que se inferia anteriormente a partir de medições limitadas apenas ao plasma frio. 

Como o jovem Sol era presumivelmente semelhante a EK Draconis, isso fornece informações sobre as condições no Sistema Solar primitivo, que provavelmente foi perturbado por EMCs enormes e rápidas. Estudos teóricos e experimentais sugerem que as EMCs rápidas desempenham um papel na iniciação de biomoléculas e gases de efeito estufa, essenciais para o surgimento e a manutenção da vida em um planeta primitivo.

Portanto, essa descoberta tem implicações importantes para a compreensão da habitabilidade planetária e das condições sob as quais a vida surgiu na Terra e, possivelmente, em outros lugares. A equipe planeja continuar sua pesquisa com novas observações usando raios X, ondas de rádio e telescópios espaciais ultravioleta de última geração para entender melhor as condições ao redor de estrelas jovens onde planetas, e possivelmente vida, se formam. Em particular, este estudo destaca a importância da astronomia ultravioleta, que será explorada mais a fundo pela futura missão LAPYUTA da JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency).

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: National Astronomical Observatory of Japan

Tempestades solares intensas

O Solar Dynamics Observatory (SDO) da NASA registrou duas intensas tempestades geomagnéticas nesta sexta-feira (10) às 22h23 (BRT) e neste sábado às 8h44. As explosões solares continuarão acontecendo até este domingo (12).

© SDO (explosões solares classe X)

As erupções são classificadas como erupções das classes X5.8 e X1.5, respectivamente. A imagem mostra um subconjunto de luz ultravioleta extrema que destaca o material extremamente quente em explosões criadas a partir de uma mistura dos canais AIA 193, 171 e 131 do SDO. Durante os últimos dias, a mancha solar gigante AR3664 disparou várias erupções que produziram ejeções de massa coronal.

Os fenômenos de classe X demonstram explosões mais intensas e o número classifica sua força. Dependendo de como impacta a Terra, essas tempestades podem interromper as comunicações, a energia elétrica, a navegação e as operações de rádio e satélite. Este fenômeno acontece quando há explosões no Sol com influência do campo magnético que expele plasma, ejetando massa coronal para o espaço. 

Elas causam tempestades geomagnéticas quando são direcionadas à Terra, gerando auroras na atmosfera terrestre, que neste incidente foram vistas em vários locais no hemisfério Norte (aurora boreal) e hemisfério Sul (aurora austral).

© AFP (aurora boreal)

A fotografia mostra a aurora boreal registrada em Fusch an der Großglocknerstraße na Áustria.

A maior tempestade solar registrada foi o "evento de Carrington", de 1859, que destruiu a rede telegráfica nos Estados Unidos, provocou descargas elétricas e a aurora boreal foi visível em latitudes inéditas, até a América Central.

As tempestades solares podem impactar algumas tecnologias usadas na superfície do planeta. Embora nem todas as tempestades solares causem grandes impactos, aquelas consideradas intensas podem afetar as operações de comunicação. 

As tempestades solares podem afetar os satélites e outras naves espaciais em órbita, alterando sua orientação ou potencialmente desativando seus componentes eletrônicos. As interações com a ionosfera podem bloquear ou degradar as transmissões de rádio. O clima espacial severo pode comprometer as redes elétricas, causando interferência no controle de tensão e sistemas de proteção.

Fonte: NASA

Uma erupção estelar gigante detectada pela primeira vez

Uma erupção estelar gigante foi detectada pela primeira vez numa estrela.

© NASA/SDO (ejeção de massa coronal no Sol)

A imagem acima mostra uma ejeção de massa coronal (CME) do nosso Sol, conforme observado pelo Solar Dynamics Observatory (SDO) da NASA em 31 de agosto de 2012.

Uma ejeção de massa coronal de uma estrela envolve uma expulsão em grande escala de material e têm sido frequentemente observados no Sol. Um novo estudo usando o observatório de raios X Chandra da NASA detectou uma CME de uma estrela diferente, fornecendo uma nova visão sobre esses fenômenos poderosos. Como o nome indica, esses eventos ocorrem na coroa, que é a atmosfera externa de uma estrela.

Esta CME extrassolar foi vista a partir de uma estrela chamada HR 9024, localizada a cerca de 450 anos-luz da Terra. Isso representa a primeira vez que os pesquisadores identificaram e caracterizaram completamente uma CME de uma estrela diferente do Sol. Este evento foi marcado por um intenso clarão de raios X, seguido pela emissão de uma bolha gigante de plasma, isto é, gás quente contendo partículas carregadas.

Os resultados confirmam que as CMEs são produzidas em estrelas magneticamente ativas e também abrem a oportunidade de estudar sistematicamente esses eventos dramáticos em outras estrelas que não o Sol.

O High-Energy Transmission Grating Spectrometer (HETGS), a bordo do Chandra é o único instrumento que permite medições dos movimentos de plasmas coronais com velocidades de apenas algumas dezenas de milhares de quilômetros por hora, como aquelas observadas na HR 9024.

As observações do Chandra detectaram claramente material muito quente (entre 10 e 25 milhões de graus Celsius) que primeiro sobe e depois cai com velocidades entre 362 mil e 145 milhões de km por hora. Isto está em excelente concordância com o comportamento esperado do material ligado ao alargamento estelar.

Um artigo descrevendo este estudo foi publicado na Nature Astronomy.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics