A NASA descobriu que estrelas jovens semelhantes ao Sol perdem brilho em raios X muito mais rápido do que se pensava.

Pesquisadores descobriram que estrelas semelhantes ao Sol deixam de emitir raios X intensos muito mais cedo do que se pensava, atingindo um estado mais calmo ao fim de apenas algumas centenas de milhões de anos.

Essa descida acelerada encurta o período em que planetas próximos ficam expostos à radiação mais forte - a mesma que pode arrancar atmosferas inteiras.

Estrelas semelhantes ao Sol em oito enxames abertos

Ao analisar oito enxames abertos com idades entre 45 milhões e 750 milhões de anos, observou-se, em estrelas parecidas com o Sol, uma diminuição clara e precoce no brilho em raios X.

Ao seguir essas estrelas ao longo desse intervalo de idades, Konstantin Getman, professor de investigação em astronomia e astrofísica na Penn State University (PSU), registou como a sua emissão cai muito abaixo do que os astrónomos vinham a esperar há décadas.

Por volta dos 100 milhões de anos, estas estrelas geravam apenas cerca de um quarto a um terço dos raios X previstos pelos modelos.

Essa queda acentuada numa fase inicial define uma janela mais curta de radiação intensa e reforça a necessidade de compreender como as atmosferas planetárias reagem durante este período decisivo.

Quando as atmosferas se desgastam

Estrelas jovens conseguem retirar gases a planetas próximos porque os raios X atingem a atmosfera superior, aquecem-na e levam-na a escapar para o espaço.

Nesse processo, um planeta pode também perder componentes associados à água, já que a luz quebra moléculas antes de uma química mais complexa e protectora se estabelecer.

Trabalhos anteriores, centrados em estrelas ainda mais jovens, indicavam que este risco era máximo nos primeiros 25 milhões de anos.

O novo resultado torna mais estreita a janela de dano mais severo em estrelas semelhantes ao Sol - algo relevante porque planetas rochosos precisam de tempo para reter ar.

Os anos em falta

Entre as estrelas muito jovens e as estrelas já maduras, existia um ponto cego: os “primos solares” não eram nem recém-nascidos nem plenamente estabilizados.

O Chandra - observatório espacial de raios X da NASA - detectou as fontes com emissão mais forte, enquanto o Gaia - missão da Agência Espacial Europeia que cartografa posições e movimentos estelares - distinguiu membros reais dos enxames de estrelas parecidas apenas por alinhamento, mas que estavam à frente ou atrás.

Essa combinação permitiu à equipa comparar cinco enxames observados recentemente com três mais antigos, cobrindo um longo tramo da adolescência estelar.

Depois de preenchida essa lacuna, a narrativa aceite durante muito tempo - a de um desvanecimento lento - deixou de bater certo com o comportamento real das estrelas semelhantes ao Sol.

As expectativas ficam aquém

Modelos anteriores previam que estrelas jovens semelhantes ao Sol permaneceriam brilhantes em raios X, isto é, emitiriam níveis elevados de radiação energética, por mais tempo, à medida que iam reduzindo gradualmente a rotação.

Em vez disso, os dados do Chandra mostram que, durante essa fase adolescente, a diminuição ocorre a um ritmo cerca de 15 vezes mais rápido do que o previsto por essa regra.

Estrelas de menor massa, abaixo da massa do Sol, não seguiram o mesmo padrão e conservaram por mais tempo grande parte da sua emissão em raios X.

Assim, condições mais favoráveis a planetas podem depender não apenas da idade, mas também da massa exacta da estrela.

Dentro do motor

No interior profundo destas estrelas, um dínamo magnético em enfraquecimento - o processo turbulento que gera magnetismo estelar - deverá reduzir a ocorrência de flares muito energéticas.

À medida que a rotação abranda e as camadas internas se transformam, esse “motor” parece ter menos capacidade para manter estruturas magnéticas gigantes a temperaturas elevadas.

Por volta dos 100 milhões de anos, a coroa estelar - o gás exterior quente em torno de uma estrela - também aparenta arrefecer.

“Não é porque uma força externa esteja a consumir a sua luz, mas porque a geração interna de campos magnéticos se torna menos eficiente”, afirmou Getman.

Estrelas mais pequenas persistem

Estrelas ligeiramente menores mantiveram níveis elevados de raios X durante muito mais tempo do que as estrelas com massa próxima da do Sol.

As suas camadas externas mais profundas podem ajudar a sustentar a actividade magnética, mesmo quando estrelas do tamanho do Sol já estão a acalmar.

Como essa diferença se prolonga por centenas de milhões de anos, planetas em torno de estrelas mais pequenas podem ter um historial de radiação mais severo.

Esses sistemas podem, ainda assim, albergar vida, mas podem exigir uma atmosfera mais espessa, uma blindagem magnética mais forte ou simplesmente mais tempo.

Lições para a Terra

O nosso Sol terá provavelmente atravessado esta transição para um estado mais calmo há milhares de milhões de anos, quando a Terra ainda estava a construir uma atmosfera duradoura.

Em média, estrelas de massa solar começam por emitir cerca de 1.000 vezes mais raios X do que o Sol actual e, depois, descem para aproximadamente 40 vezes esse nível aos 100 milhões de anos.

“É possível que devamos a nossa existência ao facto de o nosso Sol ter feito o mesmo, há vários milhares de milhões de anos, que vemos estas estrelas jovens fazerem agora”, disse Vladimir Airapetian, coautor no Goddard Space Flight Center da NASA, em Greenbelt, Maryland.

Se o Sol jovem seguiu um trajecto semelhante, a Terra poderá ter evitado um período mais prolongado de erosão atmosférica.

A química ganha espaço

Com menos raios X “duros” a atingi-los, planetas jovens em torno de estrelas semelhantes ao Sol perderiam gás mais lentamente e manteriam uma camada superior de atmosfera mais espessa.

A água também se partiria com menor frequência por fotólise, a quebra molecular impulsionada pela luz, reduzindo uma via que pode conduzir a uma secagem a longo prazo.

Uma radiação mais suave poderia alterar a química ionizada e favorecer moléculas prebióticas, compostos químicos capazes de sustentar processos que mais tarde suportam a biologia.

Nada disso garante mundos vivos, mas proporciona a planetas jovens à volta de “primos solares” um começo menos punitivo.

O que ainda não está claro

O gatilho exacto desta descida rápida continua por esclarecer, mesmo que o padrão geral pareça agora difícil de ignorar.

A eficiência do campo magnético mantém-se como a explicação principal, mas a equipa ainda não determinou como a mudança se desenrola em detalhe.

A observação de mais enxames no intervalo entre 100 milhões e 1.000 milhões de anos deverá indicar se o declínio continua acentuado ou se abranda mais tarde.

Modelos futuros de atmosferas vão depender dessa resposta quando estimarem quanto ar os mundos jovens conseguem conservar.

Um começo mais calmo

O que se desenha é uma cronologia mais apertada para o momento em que estrelas semelhantes ao Sol deixam de bombardear planetas jovens com a sua radiação mais destrutiva.

Ainda assim, este novo relógio não promete vida em lado nenhum - mas torna mais preciso onde os astrónomos devem procurar atmosferas estáveis.