Um novo método de medir inclinações estelares

Imagem artística de uma estrela cujo eixo de rotação está inclinada em relação à Terra. (Crédito: MPS/MarkGarlick.com)

Uma equipa liderada por investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) desenvolveu um método automático de medir o ângulo de inclinação entre a Terra e o eixo de rotação de estrelas gigantes vermelhas.

A medição da inclinação das estrelas é fundamental para  avançar o conhecimento acerca dos mecanismos de formação e evolução de sistemas planetários. Recorrendo a técnicas de asterossismologia1, uma equipa2 internacional liderada por Charlotte Gehan, do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA3), usou dados do telescópio espacial Kepler (NASA) para procurar oscilações em 1139 estrelas gigantes vermelhas, de modo a obter informação acerca das condições físicas no interior dessas estrelas e medir o seu ângulo de inclinação.

Este gráfico mostra um histograma (a azul) da distribuição das inclinações das 1139 estrelas gigantes estudadas. A curva vermelha representa uma distribuição isotrópica (em seno) de eixos de rotação de estrelas orientados aleatoriamente. (Crédito: Gehan et al. (2021))

Gehan (IA & UPorto), a primeira autora do artigo4, agora publicado na revista científica  Astronomy & Astrophysics, comenta: “Usámos a asterossismologia para revisitar a questão de como inferir corretamente a distribuição estatística das inclinações de um conjunto muito grande de estrelas. Esse conhecimento é importante porque oferece informação valiosa acerca das condições físicas do meio em que as estrelas se formaram.”.

Para Margarida Cunha (IA & UPorto), líder de grupos de trabalho no âmbito de consórcios internacionais ligados à missão PLATO (ESA) e TESS (NASA): “A medição, com precisão, do ângulo de inclinação das estrelas é fundamental para compreendermos melhor a evolução dos planetas que orbitam em torno delas.”.

A equipa analisou estrelas do ramo das gigantes vermelhas, observadas pelo Kepler, incluindo muitas estrelas de campo. O tamanho substancial da amostra analisada, permitiu-lhes caracterizar os erros que normalmente afetam as medições da inclinação.

“Desenvolvemos uma abordagem automática, que abre o caminho à descoberta dos mecanismos físicos responsáveis pela formação estelar no seio de centenas de enxames de estrelas abertos, observados pela missão espacial TESS, mecanismos esses que ainda são motivo de debate”.
Charlotte Gehan

A partir desta análise, a equipa desenvolveu uma aproximação genérica e automática para obter medições sísmicas da inclinação das estrelas, que pode agora ser aplicada a qualquer estrela pulsante de tipo-solar, onde se tenham identificado oscilações.

Esta foi a primeira medição automática e em grande escala de ângulos de inclinação de estrelas, e veio mostrar como é que a  distribuição estatística de inclinações pode ser obtida a partir de uma amostra aleatória de estrelas.

Conceção artística de um planeta que ocupa uma órbita improvável em torno de uma estrela dupla

Saiba mais a fundo no artigo de Charlotte Gehan na National Geographic Portugal.

Notas

  1. A Asterossismologia é o estudo do interior das estrelas, através da sua atividade sísmica medida à superfície. Em sismologia, os diferentes modos de vibração de um tremor de Terra podem ser usados para estudar o interior da Terra, de forma a obter dados acerca da composição e profundidade das diversas camadas. De uma forma semelhante, as oscilações observadas à superfície de uma estrela também podem ser usadas para inferir dados sobre a estrutura interna e composição da estrela.
  2. A equipa é composta por: J. Gehan (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaco, U. Porto), B. Mosser, E. Michel (LESIA, Observatoire de Paris, U. PSL, CNRS, Sorbonne U., U. de Paris) eM. S. Cunha (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaco, U. Porto & School of Physics and Astronomy, U. Birmingham).
  3. O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) é a instituição de referência na área em Portugal, integrando investigadores da Universidade de Lisboa e da Universidade do Porto, e englobando a maioria da produção científica nacional na área. Foi avaliado como “Excelente” na última avaliação de unidades de investigação e desenvolvimento organizada pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT). A atividade do IA é financiada por fundos nacionais e internacionais, incluindo pela FCT/MCES (UIDB/04434/2020 e UIDP/04434/2020).
  4. O artigo “Automated approach to measure stellar inclinations: validation through large-scale measurements on the red giant branch”, foi publicado na revista Astronomy & Astrophysics645, A124, 22 January 2021 (DOI: 10.1051/0004-6361/202039285)

 

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