A dificuldade para reconstruir o Sol no laboratório

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/06/2022

O modelo resolve grande parte das incoerências entre teorias e observações - mas não todas.
[Imagem: Sylvia Ekström/UNIGE]

Modelo do Sol

Ao longo das últimas duas décadas, uma série de sondas espaciais, telescópios e novos equipamentos em terra mediram os elementos químicos presentes no Sol com precisão sem precedentes, dando-nos informações inéditas sobre nossa estrela.

O problema é que esses novos dados têm contrariado sistematicamente os valores previstos pelos modelos usados pelos astrofísicos para explicar a constituição e o comportamento do Sol.

Ante os novos dados observacionais, nenhum modelo havia se mostrado capaz de reproduzir os dados obtidos pela heliossismologia (a análise das oscilações do Sol), em particular a abundância de hélio e lítio no envelope solar.

"O modelo solar padrão que usamos até agora considera nossa estrela de maneira muito simplificada, por um lado no que diz respeito ao transporte dos elementos químicos nas camadas mais profundas, por outro lado para a rotação e os campos magnéticos internos, que foram totalmente negligenciados até agora," explica Gaël Buldgen, pesquisador da Universidade de Genebra, na Suíça.

Agora, finalmente os astrofísicos conseguiram construir um modelo que explica pelo menos uma parte significativa do desencontro entre teoria e observações: Levando em consideração a rotação do Sol, cuja velocidade tem variado ao longo das eras, e os campos magnéticos que ele gera, a equipe conseguiu explicar a estrutura química do Sol.

Os pesquisadores usam experimentos em um "simulador estelar" para comprovar a capacidade explicativa de seus novos modelos.
[Imagem: ANU]

Hélio e lítio no Sol

O novo modelo solar inclui não apenas a evolução da rotação da estrela, que provavelmente foi mais rápida no passado, mas também as instabilidades magnéticas que ela cria.

"Devemos absolutamente considerar simultaneamente os efeitos da rotação e dos campos magnéticos no transporte de elementos químicos em nossos modelos estelares. É importante para o Sol como para a física estelar em geral, e tem um impacto direto na evolução química do Universo, dado que os elementos químicos que são cruciais para a vida na Terra são cozidos no núcleo das estrelas," contextualizou o professor Patrick Eggenberger - veja A Tabela Periódica nasceu nas estrelas.

O novo modelo não apenas prevê corretamente a concentração de hélio nas camadas externas do Sol, mas também reflete a concentração de lítio, que vinha resistindo a todas as modelagens até agora.

"A abundância de hélio é reproduzida corretamente pelo novo modelo porque a rotação interna do Sol imposta pelos campos magnéticos gera uma mistura turbulenta que impede que esse elemento caia muito rapidamente em direção ao centro da estrela; simultaneamente, a abundância de lítio observada na superfície solar também é reproduzida porque essa mesma mistura o transporta para as regiões quentes, onde é destruído," detalhou Eggenberger.

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Foi a heliossismologia que nos contou que o núcleo do Sol gira quatro vezes mais rápido do que sua superfície.
[Imagem: SOHO (ESA & NASA)]

Nem tudo está resolvido

No entanto, nem mesmo o novo modelo resolve todos os desafios levantados pela heliossismologia:

"Graças à heliossismologia, nós sabemos em que região de 500 km começam os movimentos convectivos da matéria, 199.500 km abaixo da superfície do Sol. No entanto, os modelos teóricos do Sol preveem um deslocamento de profundidade de 10.000 km!" contou Sébastien Salmon, coautor do modelo.

"Teremos que revisar as massas, raios e idades obtidas para as estrelas do tipo solar que estudamos até agora," disse Buldgen, detalhando os próximos passos da equipe.

De fato, na maioria dos casos, a física solar é transposta para estudar outras estrelas. Portanto, se os modelos de análise do Sol forem modificados, essa atualização também deverá ser realizada para outras estrelas semelhantes à nossa.

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