O som das estrelas

O interior das estrelas ressonam como instrumentos musicais. E apesar de não podermos ouvir, somos capazes de medir as frequências acústicas de tais ressonâncias através de variações de brilho na superfície da estrela.

Imagem modificada. Fontes originais: NASA e Letra e Palavra.

 

As estrelas são muitas vezes retratadas na literatura como objetos brilhantes, chamas eternas, imóveis e imutáveis. E de todas as maravilhas que os poetas já nos fizeram imaginar sobre esses astros celestes a astronomia e a astrofísica também não ficaram atrás no quesito beleza poética: estrelas irradiam, giram, vibram, explodem, dão vida*. E também cantam!

Pera lá! Vamos explicar isso.

Estrelas são complexos objetos compostos de fluidos no estado de plasma (Plasma é um estado da matéria como sólido, líquido e gasoso). E, tal como qualquer fluido não estático, a superfície das estrelas está sujeita a constantes turbulências. Essas turbulências geram vibrações que podem se propagar pelo interior da estrela. Nem toda a vibração gerada na superfície consegue se propagar. Mas as que conseguem, criam oscilações ressonantes dentro da estrela! E são essas oscilações que estamos chamando de “som das estrelas”.

Tais oscilações ressonantes do ponto de vista físico são equivalentes às produzidas por um instrumento musical de sopro: o ar vibra no interior da flauta e o flautista escolhe as notas — as frequências ressonantes — que irão modular as vibrações. Essas frequências ressonantes (“notas”) propagadas no interior estelar dependem do tamanho, da densidade e da rotação da estrela. Ou seja, oferecem uma abundância de informações sobre o interior desses astros celestes!

Cada onda sonora que se propaga no interior estelar produz uma mudança ritmada no brilho da estrela. Suas frequências variam de alguns minutos (no caso de estrelas tipo o nosso Sol) para algumas dezenas de dias, no caso das gigantes vermelhas. Esse estudo em si não é novo (1985) e chama-se asterosismologia. E mais antigo ainda (1977) é o estudo de oscilações acústicas somente sobre o Sol: heliosismologia.

Acontece que o estudo da asterosismologia ficou por décadas restrito a algumas poucas estrelas. Até que isso mudou com a chegada dos telescópios espaciais CoRoT, em 2006 e Kepler, em 2009. Ambos projetos com o objetivo principal de procurarem por exoplanetas (veja referências ao fim do texto) e exatamente por isso capazes de medir sinais de baixa amplitude, como é o caso das ondas acústicas do interior estelar. Como resultado, produziram uma enormidade de dados para a asterosismologia!

Nunca antes foi possível obter dados sobre a massa, a densidade, a rotação e a composição de tantas estrelas! Saltamos de algumas dezenas para algumas centenas de estrelas com a variação de brilho mapeada. Nunca antes foi possível checar teorias de evolução estelar com tanta precisão, e nem modelos termonucleares de criação de elementos pesados!

E você futura astrônoma ou jovem astrônoma fique ligada nas próximas décadas que prometem revolucionar o estudo da evolução estelar. Por conta da “onda” de procura por exoplanetas, vários dos projetos de observação astronômica que serão lançados na próxima década também irão tomar inúmeros dados sobre ondas sonoras estelares.

Teremos por aí vários telescópios espaciais: o PLATO, PLAnetary Transits and Oscillations of stars, a ser lançado pela Agência Espacial Europeia (ESA) em 2024; e dois telescópios da NASA, o TESS, Transiting Exoplanet Survey Satellite e o JWST, James Webb Space Telescope, ambos com lançamento previsto para 2018. Além de  telescópios terrestres como o E-ELT (European Extra Large Telescope) da ESA, com início de operações previstas para 2024.

Lembrando que tem sempre muita coisa na ciência para produzir antes, durante e depois desses projetos. Então, aproveita que a hora tá boa para você, jovem maestra das estrelas! 😉

Nota:

* “Estrelas irradiam, giram, vibram, explodem, dão vida”. Vamos explicar a frase para não deixar ninguém boiando.

As estrelas irradiam luz no espectro visível (a luz amarela que vem do Sol, por exemplo) como em vários outros comprimentos de ondas eletromagnéticas. Na verdade, a maior parte irradiada não nos é visível. Daí o uso de telescópios e outros instrumentos para medir toda essa variedade.

Elas também giram em torno do próprio eixo de rotação e também transladam em torno do núcleo da galáxia a qual pertencem.

Como mencionamos no texto, estrelas vibram, expandem e se contraem por diferentes razões durante toda sua vida. Seja por conta de turbulências do plasma na sua superfície ou ressonâncias no seu interior.

E, sim, dependendo da fase da vida da estrela, ela explode para tentar restabelecer seu equilíbrio hidrostático. O final da vida de estrelas muito massivas é marcado pela explosão mais sensacional do universo (literalmente!) conhecida como supernova.

Por último, mas não menos relevante ou poético, no interior estelar são formados os elementos necessários ao surgimento da vida. Mesmo que existam formas de vida que não conhecemos, os elementos químicos fundamentais foram criados através de processos termonucleares dentro de estrelas ou através da sua explosão final.

Referências:

Para mais sobre exoplanetas:

Coluna Astronomia: Sistema Triplo e Aliens. Em Cientistas Feministas. 2016.

Feliz Aniversário, 51 Pegasi b!!!!! Em Cientistas Feministas. 2015.

Planetas gêmeos. Jodie Foster. Stephen Hawking e o escaneamento completo do nosso

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