Nós sabemos muito sobre estrelas. Depois de séculos apontando telescópios para o céu noturno, astrônomos e amadores podem descobrir os principais atributos de qualquer estrela, como sua massa ou composição.
Para calcular a massa de uma estrela, basta olhar seu período orbital e fazer um pouco de álgebra. Para determinar do que é feito, olhe para o espectro de luz que a estrela emite. Mas a única variável que os cientistas ainda não decifraram é o tempo.
“O Sol é a única estrela que conhecemos a idade”, diz o astrônomo David Soderblom, do Space Telescope Science Institute de Baltimore. “Todo o resto é inicializado a partir daí.”
Mesmo estrelas bem estudadas surpreendem os cientistas de vez em quando. Em 2019, quando a estrela supergigante vermelha Betelgeuse esmaeceu, os astrônomos não tinham certeza se ela estava apenas passando por uma fase ou se uma explosão de supernova era iminente. (Acontece que era apenas uma fase.) O sol também abalou as coisas quando os cientistas perceberam que ele não estava se comportando como outras estrelas de meia-idade. Não é tão magneticamente ativo em comparação com outras estrelas da mesma idade e massa. Isso sugere que os astrônomos podem não compreender totalmente a linha do tempo da meia-idade.
Cálculos baseados na física e medições indiretas da idade de uma estrela podem dar aos astrônomos estimativas aproximadas. E alguns métodos funcionam melhor para diferentes tipos de estrelas. Aqui estão três maneiras pelas quais os astrônomos calculam a idade de uma estrela.
Diagramas de Hertzsprung-Russell
Os cientistas sabem muito bem como as estrelas nascem, vivem e morrem. Por exemplo, as estrelas queimam seu combustível de hidrogênio, incham e, por fim, expelem seus gases para o espaço, seja com um estrondo ou um gemido. Mas quando exatamente cada estágio do ciclo de vida de uma estrela acontece é que as coisas se complicam. Dependendo de sua massa, certas estrelas atingem esses pontos após um número diferente de anos. Estrelas mais massivas morrem jovens, enquanto estrelas menos massivas podem queimar por bilhões de anos.
Na virada do século 20, dois astrônomos – Ejnar Hertzsprung e Henry Norris Russell – tiveram a ideia de representar graficamente a temperatura das estrelas em relação ao seu brilho. Os padrões nesses diagramas Hertzsprung-Russell, ou H-R, correspondiam a onde diferentes estrelas estavam naquele ciclo de vida. Hoje, os cientistas usam esses padrões para determinar a idade dos aglomerados de estrelas, cujas estrelas se acredita terem se formado ao mesmo tempo.
A ressalva é que, a menos que você faça muita matemática e modelagem, este método pode ser usado apenas para estrelas em aglomerados, ou comparando a cor e o brilho de uma única estrela com diagramas H-R teóricos. “Não é muito preciso”, diz o astrônomo Travis Metcalfe, do Space Science Institute em Boulder, Colorado. “No entanto, é a melhor coisa que temos.”
Taxa de rotação
Na década de 1970, os astrofísicos notaram uma tendência: estrelas em aglomerados mais jovens giram mais rápido do que estrelas em aglomerados mais antigos. Em 1972, o astrônomo Andrew Skumanich usou a taxa de rotação de uma estrela e a atividade de superfície para propor uma equação simples para estimar a idade de uma estrela: Taxa de rotação = (Idade) -½.
Esse foi o método usado para estrelas individuais por décadas, mas novos dados abriram buracos em sua utilidade. Acontece que algumas estrelas não desaceleram quando atingem uma certa idade. Em vez disso, eles mantêm a mesma velocidade de rotação pelo resto de suas vidas.
“A rotação é a melhor coisa a se usar para estrelas mais jovens que o sol”, diz Metcalfe. Para estrelas mais velhas que o sol, outros métodos são melhores.
Sismologia estelar
Os novos dados que confirmaram a taxa de rotação não eram a melhor maneira de estimar a idade de uma estrela individual vieram de uma fonte improvável: o telescópio espacial Kepler, caçador de exoplanetas. Não apenas uma bênção para a pesquisa de exoplanetas, o Kepler empurrou a sismologia estelar para o primeiro plano, simplesmente olhando para as mesmas estrelas por um longo tempo.
Assistir ao piscar de uma estrela pode dar pistas sobre sua idade. Os cientistas olham para as mudanças no brilho de uma estrela como um indicador do que está acontecendo abaixo da superfície e, por meio de modelagem, calculam aproximadamente a idade da estrela. Para fazer isso, é necessário um conjunto de dados realmente grande sobre o brilho da estrela – que o telescópio Kepler pode fornecer.
“Todo mundo pensa que tudo se resumia a encontrar planetas, o que era verdade”, diz Soderblom. “Mas eu gosto de dizer que a missão Kepler foi uma missão de física estelar furtiva.”
Essa abordagem ajudou a revelar a crise magnética da meia-idade do sol e recentemente forneceu algumas pistas sobre a evolução da Via Láctea. Cerca de 10 bilhões de anos atrás, nossa galáxia colidiu com uma galáxia anã. Os cientistas descobriram que as estrelas deixadas por essa galáxia anã são mais jovens ou têm a mesma idade que as estrelas originais da Via Láctea. Assim, a Via Láctea pode ter evoluído mais rapidamente do que se pensava.
À medida que telescópios espaciais como o TESS da NASA e o CHEOPS da Agência Espacial Europeia pesquisam novos trechos do céu, os astrofísicos serão capazes de aprender mais sobre o ciclo de vida estelar e fazer novas estimativas para mais estrelas.
Além da curiosidade sobre as estrelas em nosso próprio quintal, a idade das estrelas tem implicações além do nosso sistema solar, desde a formação de planetas até a evolução de galáxias – e até mesmo a busca por vida extraterrestre.
“Um dia desses – provavelmente vai demorar – alguém vai alegar que vê sinais de vida em um planeta ao redor de outra estrela. A primeira pergunta que as pessoas farão é: ‘Quantos anos tem essa estrela?'”, Diz Soderblom. “Essa vai ser uma pergunta difícil de responder.”
Publicado em 25/07/2021 19h48
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