A MISSÃO COROT: "DO INTERIOR DAS
ESTRELAS AOS PLANETAS HABITÁVEIS"A PARTICIPAÇÃO BRASILEIRA
2. Motivações Científicas da Comunidade Astronômica Brasileira
Expomos a seguir sucintamente, algumas propostas para utilização de observações com o satélite COROT, já formuladas pela comunidade astronômica brasileira. Essas propostas encontram-se descritas em detalhe no Apêndice.
A História da Atividade Magnética do Sol e das Estrelas de Tipo Solar.
Uma das questões mais excitantes da astrofísica moderna diz respeito ao comportamento e evolução do magnetismo solar e estelar, bem como às causas primeiras que controlam tal atividade magnética. O comportamento do magnetismo solar desempenha um papel muito importante para nós, na medida em que exerce efeitos importantes em nosso planeta. Na prática, o estudo do magnetismo das estrelas se concentra na busca de uma conexão entre a rotação e a convecção e na compreensão de como se estruturam as camadas subfotosféricas pouco profundas. Até recentemente, apenas a rotação da superfície das estrelas podia ser medida. Graças à ferramenta da sismologia estelar, começamos a estudar também a física do interior daquelas próximas de nós. A missão COROT virá permitir uma verdadeira revolução nesse campo, revelando os segredos da estrutura estelar. Propõe-se observar estrelas representativas do passado e do futuro do Sol. Sabe-se que, no futuro, ele se tornará uma gigante, quando seu envelope ter-se-á dilatado. Visamos com isso construir modelos da estrutura solar em seu passado e em seu futuro. Poderemos assim, estudar o comportamento da rotação, da convecção e da atividade magnética nas estrelas como o Sol ao longo de sua evolução.
Atividade Estelar e Rotação em Estrelas de Tipo Solar
Os fluxos estelares podem variar devido a vários fatores, entre os quais está a diminuição da intensidade causada por um trânsito planetário. Os "flares" estelares constituem outra causa de variação de fluxo luminoso. Na realidade, variações devidas aos "flares" podem até mesmo mascarar um trânsito planetário, prejudicando assim a descoberta de novos planetas extrasolares. Nossa meta neste programa proposto para o satélite COROT é o estudo desses fenômenos de variação de brilho das estrelas, reunidos sob a denominação de atividade estelar, e isso de três maneiras distintas: 1) analisar os dados do satélite na busca de "flares" e outras formas de atividade; 2) testar a correlação entre atividade magnética, período de rotação e idade das estrelas; 3) estudar as características dos trânsitos planetários, visando a identificação de detalhes nos discos estelares. Esses detalhes, como por exemplo manchas e regiões ativas de tipo solar, serão detectados em função de seu tamanho e contraste de brilho com o disco.
Detecção de Planetas Recém-Formados
As estrelas pós-T Tauri (EPTT) são objetos jovens, com idade entre 10 e 100 milhões de anos. Estima-se que os discos de poeira existentes em torno dessas estrelas se encontram em fase de aglomeração, podendo levar à formação de planetas. Pretende-se detectar esses planetas recém-formados em torno das EPTT através de seus trânsitos pelos discos estelares. Uma seleção de EPTT nos campos de observação de COROT será feita previamente no Laboratório Nacional de Astrofísica.
Mapeamento da Distribuição Espectral de Energia Estelar no DHR
As livrarias de espectros sintéticos são usadas extensivamente em trabalhos de síntese de populações estelares, em astronomia extragaláctica. Esses espectros apresentam frequentemente contudo, diferenças significativas em relação aos espectros reais. A grande precisão dos dados a serem obtidos por COROT torna muito atraente construir-se uma biblioteca através do DHR com os espectros de baixa resolução fornecidos pelo campo exoplanetário do satélite.
Variações Fotométricas Rápidas em Gigantes Vermelhas
Estrelas gigantes vermelhas e suas variações de longo período (maior que 50 dias, conhecidas como LPV) são conhecidas há longo tempo. Variações mais rápidas e de menor amplitude foram recentemente descobertas, tendo sido detectadas pnr em uma delas. Dois tipos de fenômeno tem sido investigado: 1) de curto período e baixa amplitude, para os quais não se sabe se são regulares e estão sempre presentes; 2) quando é que a variabilidade se instala, em termos de temperatura e luminosidade. Os dados do campo exoplanetário de COROT são muito convenientes para se tentar resolver essas questões. Observações do solo durante a missão estão programadas, sobretudo para se obter curvas de velocidade radiais das estrelas-alvo.
Micro Variabilidade em Variáveis Azuis Luminosas
As Variáveis Azuis Luminosas (LBV) são estrelas gigantes de alta massa, que se encontram num estágio de pós-sequência principal , na parte superior do DHR. Elas constituem as estrelas mais luminosas que conhecemos. As LBV são extremamente variáveis, mostrando ejeções de matéria/energia durante décadas e igualmente variações de curta escala de tempo (frações de dia). A física dessas variações é em geral pouco conhecida. LBVs apresentam também micro variabilidade, mas não possuimos medidas de boa qualidade de suas escalas de tempo (menores que um dia) e da forma da curva de luz. Trabalhos teóricos mostraram que as variações podem ser complicadas pela presença de ondas de choque nas atmosferas. A forma das curvas de luz e seus períodos variam fortemente com a massa e a luminosidade dos objetos, o que fornece informações importantes quanto à física do fenômeno. Pretendemos observar, com precisão inédita, algumas LBV nas fases de poses curtas de COROT (20 dias), no campo exoplanetas, usufruindo da grande precisão e continuidade das medidas . Estimamos que, com duas semanas de observações, deverá ser possível identificar e caracterizar a microvariabilidade das LBVs.
Sismologia de Estrelas B-Be
Pulsações não-radiais tem sido descobertas num número cada vez maior de estrelas B. A faixa de instabilidade dessas estrelas no DHR, incluindo as B tardias e as muito luminosas, foi assim, bastante aumentada nos últimos anos. As estrelas Be se encontram na região compreendida pelas Beta Cep e SPB (Slowly Pulsating Variables). As instabilidades dinâmicas que produzem episódios discretos e recorrentes de ejeção de matéria, observadas regularmente nas Be, resultam muito provavelmente da ação conjugada de pulsações estelares, da rotação rápida e talvez de um campo magnético, ainda não detectado. Propomos um certo número de estrelas be como alvos secundários do programa astrossismológico de COROT. Para esses objetos, um programa de estudos preparatorios já está sendo realizado, através de análises espectroscópicas de alta precisão. Parâmetros físicos essenciais, como temperatura, gravidade, velocidade de rotação e características das pulsações estão sendo determinados.
Variabilidade em Sistemas Simbióticos
Estrelas simbióticas (ES) são sistemas binários de longo período orbital, com períodos que vão tipicamente de 200 dias a 10 anos. Elas compreendem uma pequena classe de variáveis eruptivas que mostram ao mesmo tempo um espectro de estrela fria (forte contínuo vermelho, banda de TiO e VO, linhas de metais simples ionizados e neutros) e de uma fonte quente (linhas de Balmer em emissão, HeI e [OIII], etc...e um fraco contínuo azul). O modelo clássico consiste numa gigante tardia (G-M), que pode ser uma Mira ou Sg , transferindo matéria via lobo de Roche ou vento estelar para um objeto compacto e quente. Nesses sistemas, a determinação do período orbital é de fundamental importância, sendo que apenas cerca de 10% das simbióticas da Galáxia possuem períodos orbitas conhecidos. É importante também se distinguir entre o período Mira (de pulsação radial) e os outros períodos envolvidos no problema. As observações a longo termo de COROT se prestam perfeitamente à procura das periodicidades presentes nas ES. Existem 12 sistemas simbióticos identificados e outros duvidosos no campo do satélite, na direção do bojo galáctico. Tais objetos seriam excelentes candidatos para um programa adicional como os que estão previstos.
Sismologia de Anãs Brancas
As anãs brancas (AB) constituem estágios finais da vida de estrelas de baixa massa, como o Sol, sendo portanto objetos muito antigos. Toda a história da evolução estelar das estrelas fica guardada no interior de uma AB, e elas são corpos de prova muito importantes para se estudar a evolução das galáxias. Essas estrelas tem aproximadamente o tamanho da Terra e a massa do Sol, implicando num material constitutivo de altissima densidade e temperatura. Vários ramos da física se interessam de perto pela física e a estrutura interna das AB, impossíveis de serem reproduzidas em laboratórios terrestres: física de plasmas, do estado sólido e fusão nuclear, além obviamente da astrofísica estelar. As AB apresentam frequentemente fortes pnr, e já se determinou a estrutura interna de alguns poucos desses objetos através de observações multisítio, ininterruptas por uma semana ou mais. Com COROT, poder-se-á analisar sismologicamente ABs e determinar as condiçoes físicas de seus interiores com precisão inédita.