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Estudo conduzido por cientistas da Universidade de Nagoya utilizou simulações magnetohidrodinâmicas executadas no supercomputador Fugaku, com cerca de 5,4 bilhões de pontos de grade, e indicou que estrelas semelhantes ao sol podem manter o equador girando mais rápido que os polos durante toda a vida, contrariando teorias aceitas por quase cinco décadas sobre inversão de rotação estelar
Um novo estudo conduzido por cientistas da Universidade de Nagoya indica que estrelas semelhantes ao sol podem manter o mesmo padrão de rotação ao longo de toda a vida. As conclusões surgem após simulações extremamente detalhadas que analisaram o comportamento interno dessas estrelas.
A pesquisa questiona uma teoria aceita por quase meio século na astronomia. Durante décadas, cientistas acreditaram que estrelas semelhantes ao sol inverteriam seu padrão de rotação à medida que envelhecessem e diminuíssem gradualmente a velocidade de giro.
Segundo essa hipótese tradicional, os polos dessas estrelas passariam a girar mais rápido que o equador quando a rotação se tornasse suficientemente lenta. Esse estado é conhecido como rotação diferencial antissolar.
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As novas simulações, porém, indicam que esse cenário pode não ocorrer. Em vez disso, o equador continua girando mais rápido que os polos, mesmo quando a estrela se torna muito mais lenta.
Simulações mostram que estrelas como o sol podem manter o mesmo padrão de rotação
O estudo foi conduzido por pesquisadores da Universidade de Nagoya, no Japão, que realizaram algumas das simulações mais detalhadas já feitas sobre o interior de estrelas semelhantes ao sol. O objetivo era compreender com maior precisão como ocorre a rotação diferencial nessas estruturas estelares.
De acordo com Yoshiki Hatta, professor da universidade e coautor do trabalho, os resultados reproduziram com grande fidelidade o padrão de rotação observado no sol. Quando o mesmo modelo foi aplicado a estrelas com rotação mais lenta, o comportamento permaneceu semelhante ao solar.
Isso significa que a inversão prevista pelas teorias anteriores não apareceu nas simulações. Os resultados também coincidiram com observações astronômicas já registradas.
Como funciona a rotação diferencial observada no sol
Ao contrário da Terra, que gira como um corpo rígido, as estrelas são compostas principalmente de gás extremamente quente em movimento constante. Essa característica permite que diferentes regiões da estrela girem em velocidades distintas.
Esse fenômeno é conhecido como rotação diferencial. No caso do sol, o equador completa uma volta em aproximadamente 25 dias.
Já as regiões próximas aos polos demoram cerca de 35 dias para completar uma rotação completa. Essa diferença de velocidade é uma característica conhecida há décadas na astronomia.
Com base nesse comportamento, cientistas imaginaram que o envelhecimento das estrelas alteraria esse padrão. A expectativa era que mudanças nos fluxos internos de gás reorganizassem o movimento do plasma estelar.
Essa reorganização faria com que os polos passassem a girar mais rápido que o equador. Esse estado hipotético foi denominado rotação diferencial antissolar.
Simulações magnetohidrodinâmicas investigaram o interior de estrelas tipo sol
Apesar da previsão teórica, os astrônomos nunca haviam observado claramente estrelas com rotação antissolar. O fenômeno aparecia em modelos computacionais, mas não era confirmado por observações reais.
Para investigar essa discrepância, os pesquisadores criaram um modelo detalhado do interior de estrelas semelhantes ao sol. O estudo utilizou simulações magnetohidrodinâmicas, capazes de calcular simultaneamente o movimento do plasma quente e o comportamento dos campos magnéticos.
Essas simulações analisam a interação entre turbulência, fluxo de gás e magnetismo no interior das estrelas. Esse tipo de abordagem permite reproduzir processos físicos extremamente complexos que ocorrem no interior estelar.
Supercomputador Fugaku permitiu simulação com bilhões de pontos
Os cálculos foram realizados no supercomputador Fugaku, considerado um dos mais poderosos do mundo. Esse recurso permitiu aos cientistas construir uma simulação com um nível de detalhe muito superior ao utilizado em pesquisas anteriores.
Cada estrela simulada foi dividida em aproximadamente 5,4 bilhões de pontos de grade. Esse nível de resolução permitiu acompanhar movimentos turbulentos minúsculos e estruturas magnéticas complexas dentro das estrelas.
Simulações anteriores utilizavam um número muito menor de pontos de cálculo. Essa limitação fazia com que os campos magnéticos enfraquecessem artificialmente durante os cálculos.
Como consequência, muitos modelos subestimavam o papel do magnetismo na formação do padrão de rotação estelar. A nova simulação de alta resolução evitou esse problema.
Quando o modelo detalhado foi executado, os campos magnéticos permaneceram fortes e estáveis ao longo da simulação. Os resultados mostraram que o magnetismo desempenha um papel decisivo na dinâmica interna das estrelas.
Magnetismo impede inversão da rotação em estrelas como o sol
Segundo o pesquisador Hideyuki Hotta, um dos líderes do estudo, dois processos principais mantêm o padrão observado. A turbulência do gás e os campos magnéticos atuam juntos para sustentar o equador girando mais rápido que os polos.
Esses mecanismos permanecem ativos durante toda a vida da estrela. Mesmo quando a rotação diminui ao longo de bilhões de anos, o padrão não se inverte.
As simulações também indicaram outra tendência no comportamento estelar. À medida que a estrela envelhece, seu campo magnético enfraquece gradualmente.
Teorias anteriores sugeriam que esse campo poderia voltar a se fortalecer se a rotação se tornasse antissolar. No entanto, os novos resultados não mostraram qualquer evidência desse ressurgimento.
Os autores afirmam que o campo magnético diminui continuamente ao longo da vida da estrela.
Resultados podem influenciar estudos sobre evolução estelar e ambientes planetários
Se confirmadas por observações futuras, as conclusões do estudo podem alterar a forma como os cientistas entendem a evolução das estrelas. A rotação estelar influencia diversos processos físicos importantes.
Entre eles estão a atividade magnética e a emissão de partículas energéticas no espaço. Esses fatores também afetam os ambientes dos planetas que orbitam essas estrelas.
Compreender melhor esses mecanismos pode ajudar os cientistas a prever como os sistemas estelares evoluem ao longo de bilhões de anos. Isso inclui entender de que forma os ambientes ao redor das estrelas podem permanecer favoráveis à vida.
Mesmo assim, os próprios pesquisadores destacam uma limitação importante. As conclusões atuais são baseadas em simulações computacionais.
Observar diretamente a rotação interna de estrelas distantes ainda é um desafio extremamente difícil para os astrônomos. Pesquisas futuras deverão testar essas previsões com observações mais precisas.
O estudo foi publicado na revista científica Nature Astronomy.
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