18/01/2018

Novos estudos sobre a meia-vida do Sol a partir da órbita

Equipe da NASA estuda meia-idade do Sol pelo movimento de Mercúrio

 
Como o meio de uma batata de meia idade, as órbitas dos planetas em nosso sistema solar estão se expandindo. Acontece porque o aperto gravitacional do Sol enfraquece gradualmente à medida que nossa estrela envelhece e perde massa. Agora, uma equipe de cientistas da NASA e do MIT mediu indiretamente essa perda em massa e outros parâmetros solares, observando as mudanças na órbita de Mercúrio.

Os novos valores melhoram as previsões anteriores, reduzindo a quantidade de incerteza. Isso é especialmente importante para a taxa de perda de massa solar, porque está relacionado à estabilidade de G, a constante gravitacional. Embora G seja considerado um número fixo, se é realmente constante ainda é uma questão fundamental na física.

"Mercúrio é o objeto de teste perfeito para essas experiências porque é tão sensível ao efeito gravitacional e à atividade do Sol", disse Antonio Genova, autor principal do estudo publicado na Nature Communications e pesquisador do Instituto de Tecnologia de Massachusetts que trabalha na NASA Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland.

O estudo começou por melhorar as efemérides cartográficas de Mercúrio - o mapa rodoviário da posição do planeta em nosso céu ao longo do tempo. Para isso, a equipe desenhou dados de rastreamento de rádio que monitoravam a localização da nave espacial MESSENGER da NASA enquanto a missão estava ativa. Breve para a Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry, and Ranging, a nave espacial robótica produziu três flybys em Mercúrio em 2008 e 2009 e orbitou o planeta de março de 2011 a abril de 2015. Os cientistas trabalharam no sentido oposto, analisando mudanças sutis no movimento de Mercúrio como uma forma de aprender sobre o Sol e como seus parâmetros físicos influenciam a órbita do planeta.
Durante séculos, os cientistas estudaram o movimento de Mercúrio, prestando especial atenção ao seu periélio ou ao ponto mais próximo do Sol durante sua órbita. As observações revelaram há muito tempo que o periélio muda ao longo do tempo, chamado precessão. Embora os puxões gravitacionais de outros planetas representem a maior parte da precessão de Mercúrio, eles não contabilizam tudo isso.

A segunda maior contribuição vem da deformação do espaço-tempo em torno do Sol por causa da própria gravidade da estrela, que é coberta pela relatividade geral de Einstein. O sucesso da relatividade geral na explicação da maior parte da precessão de Mercúrio ajudou a persuadir os cientistas de que a teoria de Einstein está certa.

Outras contribuições muito menores para a precessão de Mercúrio são atribuídas à estrutura e dinâmica do interior do Sol. Um desses é a elipticidade do Sol, uma medida de quanto eleva-se no meio - sua própria versão de um "estepe" ao redor da cintura - em vez de ser uma esfera perfeita. Os pesquisadores obtiveram uma estimativa melhorada da elipticidade que é consistente com outros tipos de estudos.

Os pesquisadores conseguiram separar alguns dos parâmetros solares dos efeitos relativistas, algo que não foi realizado por estudos anteriores que se baseavam em dados efêmeros. A equipe desenvolveu uma técnica inovadora que simultaneamente estimou e integrou as órbitas de MESSENGER e Mercury, levando a uma solução abrangente que inclui quantidades relacionadas à evolução do interior do Sol e aos efeitos relativistas.

"Estamos abordando questões de longa data e muito importantes, tanto na física fundamental como na ciência solar, usando uma abordagem de ciência planetária", disse o geofísico da Goddard, Erwan Mazarico. "Ao chegar a esses problemas de uma perspectiva diferente, podemos ganhar mais confiança nos números e podemos aprender mais sobre a interação entre o Sol e os planetas".

A nova estimativa da taxa de perda de massa solar representa uma das primeiras vezes que este valor foi restringido com base em observações e não em cálculos teóricos. A partir do trabalho teórico, cientistas previram uma perda de um décimo de cem por cento da massa do Sol em 10 bilhões de anos; é o suficiente para reduzir a atração gravitacional da estrela e permitir que as órbitas dos planetas se espalhem por cerca de meia polegada, ou 1,5 centímetros, por ano por AU (uma UA, ou unidade astronômica, é a distância entre a Terra e o Sol: cerca de 93 milhões de milhas).

O novo valor é ligeiramente inferior às previsões anteriores, mas há menos incerteza. Isso possibilitou ao time melhorar a estabilidade de G por um fator de 10, em comparação com valores derivados dos estudos do movimento da Lua.

"O estudo demonstra como fazer as medidas das mudanças da órbita planetária ao longo do sistema solar abrir a possibilidade de futuras descobertas sobre a natureza do Sol e os planetas e, de fato, sobre o funcionamento básico do universo", disse a co-autora Maria Zuber, vice presidente de pesquisa no MIT.

(Texto traduzido e adaptado)
FONTE: NASA

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