Gigantes Vermelhas: Faróis na vastidão da Galáxia

Desde o início da revolução espacial promovida pela fotometria de elevada cadência e precisão de satélites como o CoRoT e o Kepler, a astrossismologia tem vindo a assumir-se como uma poderosa ferramenta no desvendar do percurso evolutivo da nossa galáxia, a Via Láctea.

Como referi numa entrada anterior deste blogue, as estrelas são os blocos de construção e a fonte da evolução química da nossa e de qualquer outra galáxia. Assim, torna-se determinante a medição precisa das propriedades físicas das estrelas (i.e., os seus tamanhos, massas e sobretudo as suas idades) se desejarmos melhor compreender o passado da Via Láctea.

As gigantes vermelhas, estrelas evoluídas de massa pequena ou intermédia (massas inferiores a 10 massas solares) que esgotaram o hidrogénio no seu núcleo, são alvos preferenciais de estudos galácticos por uma série de motivos. Primeiro, dado o seu elevado brilho, estas comportam-se como autênticos faróis galácticos, sendo observáveis a grandes distâncias (falo aqui em escalas de vários milhares de anos-luz). Segundo, as gigantes vermelhas são bastante comuns, sendo que muitas das estrelas da Via Láctea eventualmente passarão por este estágio evolutivo. Finalmente, as gigantes vermelhas exibem oscilações intrínsecas de grande amplitude. Ora, tudo isto faz das gigantes vermelhas excelentes relógios evolutivos, graças à possibilidade de constranger a sua massa via astrossismologia e à existência de uma estreita relação idade-massa inicial para estas estrelas.

O lançamento, em 2018, do satélite TESS (NASA) permitiu estender o poder da inferência sísmica a todo o céu, viabilizando assim o estudo de populações estelares pertencentes às diferentes componentes da Via Láctea (p. ex., o seu disco e halo). Num artigo publicado a 29 de Janeiro de 2020 pelo The Astrophysical Journal Letters, demonstrámos o potencial do TESS na sua missão de perscrutar a Galáxia, tendo realizado o primeiro estudo astrossísmico em massa de estrelas gigantes vermelhas observadas por este satélite (Fig. 1). Utilizámos para isso uma amostra de 25 destas estrelas para as quais medimos as suas propriedades sísmicas globais e estimámos as suas propriedades físicas. Especificamente, quando as propriedades sísmicas foram combinadas com medições astrométricas provenientes do satélite Gaia, mostrou-se então que os raios estelares podem ser determinados com uma precisão de alguns por cento, as massas de 5 a 10% e as idades ao nível dos 20%.

O número esperado de gigantes vermelhas com oscilações detectáveis pelo TESS (da ordem das 500 000) ultrapassa largamente o retorno final da missão Kepler (da ordem das 20 000). Consequentemente, a combinação de dados astrossísmicos do TESS, astrometria do Gaia e espectroscopia proveniente de rastreios de larga escala (p. ex., o APOGEE), promete revolucionar os estudos de arqueologia galáctica durante os próximos anos.

O nosso artigo (versão open access) pode ser consultado aqui.

Figura 1: Espectros de potências pertencentes a 5 das 25 estrelas estudadas (uma estrela representada por linha). Estes espectros cobrem os vários sabores de estrelas gigantes vermelhas estudadas, desde o red clump (painel superior) às gigantes vermelhas de baixa luminosidade (painel inferior).