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Por que a rotação das estrelas é um mistério no quebra-cabeça estelar

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Animação de rotação do Sol reproduz as chamas e proeminências da estrela (Foto: Nasa)

Animação de rotação do Sol reproduz as chamas e proeminências da estrela (Foto: Nasa)

Para montar um quebra-cabeça, todas as peças precisam se encaixar em harmonia, certo?  Solucionar os mistérios do Universo funciona da mesma forma. Por exemplo, para entendermos as estrelas, precisamos juntar todas as peças do “quebra-cabeça estelar”: quanto pesam, como produzem energia, do que são formadas, como se comportam ao longo da vida, como morrem… Cada peça interfere em como entendemos a outra.

E tem uma peça que, mesmo parecendo simples, está causando uma grande divergência entre os astrônomos: como as estrelas giram. Você já parou para pensar por que as estrelas giram? Isso tem tudo a ver com a formação delas.

Estrelas nascem de nuvens de poeira e gás que se contraem gravitacionalmente. Essa grande nuvem se fragmenta e gira de forma que o material que depois formará a estrela vai se acumulando no seu centro.

Já o material que depois vai compor planetas e outros pequenos corpos como cometas, asteroides e luas fica acumulado em um disco em rotação que chamamos de disco protoplanetário. Esses objetos giram ao redor da estrela porque herdam esse movimento inicial da nuvem mãe, mas também a própria estrela gira ao redor do seu eixo porque herda esse movimento de quando se formou.

Por mais simples que pareça, porém, muitos cientistas estão quebrando a cabeça para entender como as estrelas giram e evoluem. É que elas nascem girando bem rápido, mas podem ir perdendo essa velocidade de rotação conforme envelhecem. E a forma como essa frenagem acontece é um dos pontos de maior desavença atualmente.

O maior consenso é que a velocidade de rotação está fortemente conectada com a idade das estrelas, que é outra importante peça desse quebra-cabeça. E determinar a idade desses objetos já é, por si só, uma tarefa bastante complicada na astrofísica. Exige uma série de fatores, precisão de dados, telescópios apurados, análise estatística cuidadosa.

A velocidade de rotação é uma das formas de fazer essa determinação de idade estelar, que leva em conta também a massa da estrela, o tamanho das suas camadas internas e até mesmo composição química. É preciso observar as estrelas por um longo período e eliminar ruídos que possam induzir a um resultado ruim.

Por trás das auroras

O que faz com que as estrelas percam essa velocidade de rotação com o passar do tempo tem a ver com belos espetáculos que podemos ver aqui na Terra. Sabe as auroras boreais e austrais, aquela linda dança de partículas que acontece no céu próximo aos polos e fascina todo mundo que as vê? Esse fenômeno acontece quando uma nuvem de partículas carregadas que foi expelida pelo Sol chega ao nosso planeta e interage com o campo magnético terrestre. E o que faz com que essas partículas sejam expelidas é o ponto-chave do tema que estamos conversando aqui.

Estrelas como o Sol têm campos magnéticos intensos que provocam uma série de eventos no interior e na superfície estelar. Como o Sol está bem próximo, podemos estudar sua rotação e com isso aprender sobre esse fenômeno em detalhe.

Aurora boreal acontece no polo norte do planeta (Foto: Noel Bauza/Pixabay)

Aurora boreal acontece no polo norte do planeta (Foto: Noel Bauza/Pixabay)

Você sabia que demora apenas 27 dias para o Sol completar uma volta ao redor do seu próprio eixo a uma velocidade de 2 km/s? Para ter ideia, a Terra completa uma rotação em aproximadamente 24 horas, a uma velocidade de 0.5 km/s. Considerando que ele é 110 vezes maior e 333 vezes mais massivo do que a Terra, até que a velocidade é bem alta.

Mas o mais interessante é que a rotação do Sol varia com a latitude, isto é, as regiões mais próximas do polo solar giram mais lentamente (35 dias) do que as regiões próximas ao equador solar (25 dias). Isso porque o Sol não é um corpo sólido, mas uma bola de plasma quente e densa. Essa rotação diferencial interfere no campo magnético e faz com que a estrela tenha ciclos de atividades.

A rotação do Sol varia com a latitude, isto é, as regiões mais próximas do polo solar giram mais lentamente (35 dias) do que as regiões próximas ao equador solar (25 dias) (Foto: Reprodução/Nasa.gov)

A rotação do Sol varia com a latitude, isto é, as regiões mais próximas do polo solar giram mais lentamente (35 dias) do que as regiões próximas ao equador solar (25 dias) (Foto: Reprodução/Nasa.gov)

A cada 11 anos, o Sol passa por periodos de fraca e intensa atividade magnética. Na época de alta atividade, há muitas explosões solares e os ventos acabam trazendo as partículas energéticas eliminadas durante a explosão até a Terra. Isso pode interferir nas nossas comunicações — e ser perigoso para quem está lá no espaço.

Como o Sol elimina essas partículas, tanto pelos eventos no momento de atividade magnética intensa quanto continuamente por meio dos ventos solares, afeta diretamente a forma como sua velocidade de rotação vai sendo diminuída conforme ele envelhece. Ao eliminar uma quantidade de partículas, o Sol tem seu “raio” de giro aumentado temporariamente (quando, por exemplo, vemos um daquelas erupções solares bem bonitas, parecendo um braço aberto), e sua velocidade de rotação tem um pequeno decréscimo para compensar o aumento de raio.

Com esses decréscimos acumulados ao longo de bilhões de anos, a cada evento vemos estrelas mais velhas girando cada vez mais devagar, levando muito mais tempo para completar uma volta ao redor de si mesma.

Alguns grupos de astrônomos dizem que existe um momento-chave da vida da estrela em que essa frenagem para de acontecer e ela nunca cessará completamente sua rotação. Já outros pesquisadores dizem que ainda não é possível afirmar que esse momento exista, porque não foi possível detectá-lo em nenhuma estrela observada com esse fim. Essa é uma pergunta em aberto e que causa bastante alvoroço nos debates acerca da evolução das estrelas e de como isso poderia ser visto também no Sol do futuro.

Daí porque é tão importante entendermos o mecanismo de rotação estelar. No final, esse quebra-cabeça revela não só detalhes desses fenômenos, mas também como nós, no nosso planeta, nos encaixamos nele.

Mulheres das Estrelas (Foto: Ana Posses, Duília de Mello e Geisa ponte são astrônomas que querem mostrar ao Brasil a importância da ciência. Trabalham para atrair mais jovens — especialmente as meninas — para esse campo. (Fotos: arquivo pessoal))

Ana Posses, Duília de Mello e Geisa ponte são astrônomas que querem mostrar ao Brasil a importância da ciência. Trabalham para atrair mais jovens — especialmente as meninas — para esse campo. (Fotos: arquivo pessoal))