Astrônomos brasileiros lideram novo estudo que caracteriza a habitabilidade em torno das Estrelas Anãs-M

Os planetas que circundam uma anã M devem estar em uma órbita próxima à estrela para serem quentes o suficiente e sustentar a vida como conhecemos. Essa proximidade torna estes exoplanetas relativamente fáceis de serem detectados pelos caçadores de planetas.
Porém, a atividade magnética destas estrelas é pouco conhecida e este parâmetro pode levá-las do ponto de “habitáveis” para o extremo oposto, de inabitáveis, ou impossíveis para sustentar atividade biológica e desenvolver vida.
Neste sentido, vários projetos independentes estão monitorando anãs M próximas, e a Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) lidera o mais recente estudo que será publicado no periódico centenário “The Astronomical Journal” em 5 de maio de 2022. O projeto revela uma faceta ainda não conhecida sobre as estrelas mais velhas, quietas e lentas da vizinhança Solar, as anãs-M. Estas estrelas, tal qual conhecemos, são potencialmente habitáveis e possuem grande probabilidade de abrigar exoplanetas semelhantes à Terra e, consequentemente, proteger a vida. Porém, algumas possuem rotação elevada e podem ser mais ativas do que esperávamos. As medidas da Rotação e Atividade magnética para caracterizar as estrelas anãs-M são cruciais na caracterização e foram feitas com ajuda do satélite TESS da NASA e dos telescópios Gemini e SOAR, ambos localizados no Andes Chilenos.

Estes resultados representam um passo importante para o entendimento desta classe de objetos e seu natural potencial para abrigar exoplanetas habitáveis, ou seja, propícios para o desenvolvimento da vida como conhecemos na Terra. “No geral, as estrelas no universo próximo abrigam exoplanetas bem diferentes daqueles planetas do sistema solar. Isto é um exemplo nítido da diversidade cósmica e a maioria destas estrelas na vizinhança Solar são anãs M, diferentes do Sol que é uma estrela anã amarela, mediana e com, aproximadamente, 4 bilhões de anos”, comenta o Astrofísico José Dias do Nascimento Júnior, professor da UFRN e pesquisador do CfA-SAO da Harvard University.

Estes objetos, as anãs-M são as menores estrelas existentes e as mais vermelhas também, além de mais velhas que o Sol. Elas são tão pequenas e apagadas que é necessário grandes telescópios para observá-las. Por serem abundantes, velhas, lentas em sua rotação e inativas em sua atividade magnética, faz muito sentido pensarmos em como seria a vida em um planeta em torno de uma anã M.

Para restringir a evolução e a habitabilidade atual desses possíveis planetas em torno das estrelas anãs-M, o astrofísico e pós-doutorando da UFRN, Francys Anthony, juntamente com o doutorando João Machado, do Programa de Pós-Graduação em Física (PPGF), da UFRN, focaram em entender melhor a atividade magnética no passado e presente das estrelas centrais destes possíveis sistemas planetários. “É preciso entender a atividade magnética destas estrelas hoje e no passado se quisermos de fato caracterizar sua habitabilidade”, comenta o líder do trabalho, Dr. Francys Anthony.

O estudo foi baseado nos dados do satélite TESS da NASA e com importante componente observacional e caracterização executada com os telescópios Gemini e SOAR, localizados em Cerro Pachón, nos Andes Chilenos. O Telescópio SOAR tem um espelho de 4m de diâmetro e está entre os principais instrumentos de pesquisa disponíveis para os astrônomos no hemisfério Sul. O SOAR é um projeto conjunto do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações do Brasil (MCTIC/LNA), NOIRLab da NSF, University of North Carolina at Chapel Hill (UNC) e Michigan State University (MSU), sendo utilizado para caracterizar as anãs-M juntamente com espectros coletados com o telescópio Gemini com espelho de 8,1 m. Tanto o SOAR quanto  o Gemini são administrados sob um acordo de cooperação internacional, do qual o Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações do Brasil (MCTI) e o Laboratório Nacional de Astrofísica fazem parte.

“A origem e evolução do magnetismo de estrelas anãs M permanece um ponto obscuro, pois só podemos prever com segurança os níveis de atividade para uma massa e idade específica. Não sabemos quase nada sobre a evolução destes objetos ao longo do tempo. É um grande desafio quando se olha as menores e mais velhas estrelas da nossa vizinhança,” complementa o Prof. José Dias do Nascimento Jr., co-autor do trabalho.

Neste trabalho, com participação de Astrônomos da Columbia University, localizada em Nova York, nos EUA, foram analisadas espectroscopicamente 122 estrelas anãs M pertencentes ao hemisfério sul celeste, numa zona de visualização contínua observada pelo Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA. Essas estrelas têm o benefício de possuir dados espaciais de altíssima precisão com os quais podemos medir seus períodos de rotação. Obtivemos pelo menos um espectro óptico para cada objeto, que usamos para caracterizar a emissão cromosférica de Hα, um indicador comum para a força do campo magnético estelar. Isto foi sistematicamente medido nos nossos 120 alvos.

Mais da metade de nossas estrelas têm pelo menos quatro espectros, o que nos permite explorar possíveis conexões entre a emissão de Hα e a variabilidade fotométrica. Com as informações rotacionais extraídas do TESS, e esses dados de atividade, nossa compreensão da atividade magnética e sua evolução em estrelas de baixa massa se tornou melhor – e, eventualmente, colocamos vínculos na caracterização da habitabilidade passada, presente e futura de planetas próximos, semelhantes à Terra que orbitam estrelas anãs-M.

O estudante de Doutorado João Machado, tem o foco da sua tese de doutorado na análise da atividade, rotação, abundâncias e metalicidade das estrelas anãs-M.

"Este estudo é fundamental para minha Tese. Há quatro anos, quando comecei, estávamos interessados nestes aspectos. Porém, agora com dados espectroscópicos de grandes telescópios, o estudo que era insípido e superficial se torna robusto”, avalia o co-autor João Machado, aluno de doutorado do Programa de Pós Graduação em Física (PPGF), da UFRN.

O professor José Dias do Nascimento ainda reforça a importância das lições aprendidas com os exoplanetas.
“O Universo é um lugar peculiar e diverso, com muitos tipos de planetas. Alguns dos planetas que estamos descobrindo não existem no nosso quintal, o Sistema Solar. Os dados mostram ainda fortes evidências que as estrelas anãs-M representam ao mesmo tempo o melhor e o pior lugar na vizinhança cósmica para abrigar vida fora do Sistema Solar”.

Título: Activity and Rotation of Nearby Field M Dwarfs in the TESS Southern Continuous
Viewing Zone

Artigo publicado revista “The Astronomical Journal”, nos links abaixo:
[2204.04700] Activity and Rotation of Nearby Field M Dwarfs in the TESS Southern
Continuous Viewing Zone
The Astronomical Journal PublicationL 2022-06-01 | Journal article
DOI: 10.3847/1538-3881/ac6110
CONTRIBUTORS: Francys Anthony; Alejandro Núñez; Marcel A. Agüeros; Jason L. Curtis; J.-D. do
Nascimento Jr.; João M. Machado; Andrew W. Mann; Elisabeth R. Newton; Rayna Rampalli; Pa
Chia Thao et al.

Para mais informações: Dr. Francys Anthony (Autor Principal, Física, UFRN)
f.anthony@fisica.ufrn.br
whatsapp +55 84 99614-6259
Prof. José Dias Do Nascimento Jr (UFRN)
jdonascimento@fisica.ufrn.br
whatsup +55 84 99992 - 6288
USA Phone whatsup

Instituições envolvidas
Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), Brazil
Columbia University, New York, NY, USA,
American Museum of Natural History, Central Park West, New York, NY, USA,
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, MA, USA,
University of North Carolina, Chapel Hill, USA,
Dartmouth College, Hanover, NH, USA,

Imagens & Vídeos

SOAR: Telescópio Brasileiro utilizado na Pesquisa.
https://www.youtube.com/watch?v=ND-M_jXt5E4

Telescópio Gemini utilizado na Pesquisa. O Observatório Gemini consiste de dois telescópios
gêmeos, com espelhos primários de 8 metros de diâmetro, desenhados para operar no óptico e no
infravermelho. Estão localizados nos dois melhores sítios astronômicos de nosso planeta: um está na
Cordilheira dos Andes, no hemisfério sul, e o outro está no Havaí, no hemisfério norte. O telescópio
Gemini Sul está posicionado a uma altitude de 2700 metros, sobre uma montanha nos Andes chilenos,
chamada Cerro Pachón, ao lado de outro grande telescópio, o telescópio SOAR, e próximo dos
telescópios do Observatório Inter-Americano de Cerro Tololo. Seu irmão no hemisfério Norte, o
telescópio Gemini Norte (também chamado "Frederick C. Gillett") está localizado em Mauna Kea, no
Havaí, no "Hilo's University Park", em uma altitude de 4200 metros. Os telescópios Gemini foram
construídos e são operados por um consórcio de sete países incluindo os Estados Unidos, Reino Unido,
Chile, Austrália, Brasil e Argentina. A parceria é gerenciada pela Association of Universities for Research
in Astronomy (AURA). A sede internacional do Observatório Gemini fica em Hilo, na Universidade do
Havaí.
Vídeo Sobre Gemini: https://youtu.be/5mzgGiQ_xBI

O Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) é um telescópio espacial do programa Explorer da
NASA, projetado para procurar exoplanetas usando o método de trânsito em uma área 400 vezes maior
do que a coberta pela missão Kepler. Os resultados foram baseados em curvas de luz obtidas pelo
satélite TESS. Animação/vídeo sobre o TESS: https://youtu.be/uOxuTLPAlzI