Este estudo demonstra que a asterossismologia é uma técnica poderosa para estudar tais estrelas, abrindo novas perspectivas em nossa compreensão da física estelar e, consequentemente, dos exoplanetas.
[i]Impressão artística das ondas sísmicas se propagando no interior da estrela, atingindo camadas mais profundas ou mais superficiais dependendo de suas frequências. O estudo desses diferentes modos de vibração na superfície da estrela nos informa sobre a estrutura e composição das diversas camadas estelares, assim como um ecograma nos permite ver o interior do nosso corpo.
Crédito: Tania Cunha (Planetário do Porto - Centro Ciência Viva)/Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço)
Este estudo foi publicado na revista Astronomy & Astrophysics Letters: “Expanding the frontiers of cool-dwarf asteroseismology with ESPRESSO: Detection of solar-like oscillations in the K5 dwarf ε Indi”.
Medições incrivelmente precisas...
Localizada a uma distância de 11,9 anos-luz, Epsilon Indi (ε Indi) é uma estrela anã laranja (também conhecida como anã K) cujo diâmetro é 71% do do Sol. Para observar esta pequena estrela, a equipe de cientistas usou o poderoso espectrógrafo ESPRESSO, montado no Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO).
A equipa em seguida utilizou uma técnica chamada asterossismologia que permite medir os tremores estelares. Estas oscilações sísmicas, mensuráveis apenas na superfície da estrela através da fotometria ou velocidade radial, estão repletas de informações, pois propagam-se em todas as estrelas. Elas fornecem uma medida precisa dos parâmetros fundamentais estelares (massa, raio, idade) e também uma visão indireta do interior da estrela, como sua estrutura e composição, tal como os sismos terrestres nos informam sobre o interior da Terra.
No caso de ε Indi, a amplitude máxima das oscilações detectadas é de apenas 2,6 centímetros por segundo, o que representa 14% da amplitude das oscilações solares, tornando-a a estrela anã mais pequena e fria observada até agora com oscilações solares confirmadas. Estas medições são tão precisas que a velocidade detectada é mais lenta do que a velocidade média de um preguiça!
Infografia comparando a estrela anã laranja ε Indi ao Sol. A detecção de oscilações tão pequenas abre muitas perspectivas, tanto em física estelar quanto no estudo dos exoplanetas.
Crédito: Paulo Pereira (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço)
"O nível de precisão extremamente alta dessas observações é um feito tecnológico notável. É importante notar que esta detecção demonstra conclusivamente que a asterossismologia precisa é possível até mesmo nas anãs frias com temperaturas superficiais tão baixas quanto 4200 graus Celsius, aproximadamente 1000 graus a menos que a superfície do Sol, abrindo efetivamente um novo campo na astrofísica observacional", comenta Tiago Campante, pesquisador principal do estudo e professor assistente no Departamento de Física e Astronomia da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (DFA-FCUP).
... que abrem muitas novas perspectivas!
Este nível de precisão poderia ajudar os cientistas a resolver um desacordo de longa data entre a teoria e as observações sobre a relação entre a massa e o diâmetro dessas estrelas anãs frias. "Os modelos de evolução estelar tendem a subestimar o diâmetro das anãs K de 5 a 15% em comparação com o diâmetro obtido por métodos empíricos. O estudo das oscilações nas anãs K, através da asterossismologia, permitirá identificar as lacunas nos modelos estelares atuais e, assim, melhorá-los para eliminar essa disparidade", explica a pesquisadora Margarida Cunha, do IA.
Apesar do ceticismo inicial quanto à possibilidade de detecção dessas oscilações além das capacidades instrumentais atuais, Mário João Monteiro (IA & DFA-FCUP) explica que: "Além de detectar a presença de oscilações solares em ε Indi, agora esperamos usar as oscilações para estudar a física complexa das camadas superficiais das anãs K. Estas estrelas são mais frias e mais ativas do que o nosso Sol, o que as torna laboratórios importantes para sondar fenômenos-chave que ocorrem em suas camadas superficiais que ainda não estudamos em detalhes em outras estrelas."
[i]Diagrama do raio estelar em função da temperatura efetiva, destacando as detecções sísmicas das campanhas de fotometria Kepler e TESS (círculos azuis) e de velocidade radial (diamantes vermelhos). As linhas pontilhadas delimitam as classes espectrais das estrelas. ε Indi é a estrela mais pequena e fria analisada por asterossismologia.
Crédito: Campante et al. 2024[//i]
Ademais, dado que as estrelas anãs laranjas e seus sistemas planetários têm longos períodos de vida, recentemente elas se tornaram um ponto de foco principal na busca por mundos habitáveis e vida extraterrestre. Este resultado demonstra que a asterossismologia pode contribuir na caracterização detalhada dessas estrelas e de seus planetas habitáveis, com implicações verdadeiramente amplas. Além disso, a determinação precisa das idades das anãs frias próximas possibilitada pela asterossismologia pode ser crucial na interpretação das bioassinaturas em exoplanetas diretamente imageados.
Por fim, esses "tremores estelares" também podem ser usados para ajudar a planejar o futuro telescópio espacial PLATO da Agência Espacial Europeia (ESA), uma missão na qual o Departamento de Astrofísica está fortemente envolvido. As amplitudes de oscilação medidas neste estudo são uma informação chave para ajudar a prever com precisão o rendimento sísmico de PLATO, previsto para lançamento em 2026.