Rumo a um estudo abrangente de estrelas

A nossa atividade de investigação divide-se em quatro linhas temáticas principais: Formação Estelar, Física Estelar, Populações Estelares e O Sol e a Heliosfera.

I. Formação Estelar

'Pilares da Criação'
‘Pilares da Criação’. Crédito: NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI/AURA).

A formação estelar é um processo fundamental para o enriquecimento do meio interestelar, tendo encaminhado a evolução da matéria primordial até à complexidade e diversidade química essencial para a vida. Desvelar os processos físicos que regulam a fragmentação de nuvens moleculares frias no meio interestelar em fontes compactas e a subsequente evolução para estrelas da sequência principal e sistemas planetários continua a ser um dos grandes desafios da astrofísica moderna.

A linha temática de Formação Estelar centra-se atualmente em duas áreas principais de investigação:

  • A formação de estrelas à escala Galáctica, com ênfase no papel dos filamentos na criação do todo o espectro de massa de estrelas (de pequena a grande massa), e o impacto do feedback das estrelas massivas;
  • O estudo detalhado da evolução de estrelas na pré-sequência principal e os seus discos circunstelares.

Temos especialistas na análise de observações de emissão de poeira no submilímetro (Herschel) de regiões de formação de estrelas, onde identificamos e derivamos propriedades físicas dos filamentos, núcleos densos e proto-estrelas, com ferramentas analíticas por nós desenvolvidas. Além disso, realizamos estudos infravermelhos e no milímetro (VLT e ALMA) sobre a formação de estrelas massivas e estudamos o impacto do seu feedback no desencadear de novas gerações de estrelas nas camadas comprimidas do meio molecular frio.

A caraterização de estrelas de pré-sequência principal e seus ambientes e, em particular, estrelas T Tauri (TTSs), é realizada usando várias estratégias, nomeadamente análise fotométrica de discos circunstelares em torno de estrelas T Tauri Clássicas (cTTSs), estudos espectroscópicos (UV e visível) de assinaturas de outflows e taxas de acreção, e observações de espectropolarimetria com o SPIRou das estruturas de campo magnético complexas que permeiam TTSs. Também estamos envolvidos na modelação da topologia da região magnetosférica ao redor desses objetos, na construção de simulações para a conexão entre acreção e outflows que em última análise controlam a sua evolução, e na determinação de taxas de acreção de massa e perdas de momento angular.

II. Física Estelar

A linha temática de Física Estelar foca-se em compreender os processos físicos que ocorrem nas estrelas, do seu interior à sua superfície.

A equipa tem uma vasta especialização em análise de dados e modelos estelares, e uma longa experiência em investigar a física das estrelas. Nós desenvolvemos, testamos e aplicamos ferramentas de inferência sísmica a fim de extrair informação sobre a mistura e a segregação dos elementos químicos com o objetivo de testar, melhorar e validar novas formulações a serem implementadas em modelos de evolução estelar.

As análises sísmicas levadas a cabo pela equipa permitem medir a massa, idade, metalicidade e abundância de hélio, profundidade das zonas de convecção e de ionização do hélio, bem como as propriedades dos núcleos das estrelas. Além disso, nós também medimos e estudamos a rotação e a atividade magnética das estrelas, tanto através da asterossismologia como das variações de baixa frequência do brilho das estrelas, com a finalidade de caraterizar ciclos de atividade magnética e os mecanismos que os estabelecem. A nossa investigação em física estelar é relevante para a evolução dos sistemas estelares e a sua interação com o meio circunstelar, incluindo planetas.

Satélite PLATO
Satélite PLATO. Crédito: OHB-System-AG.

No contexto da asterossismologia, nós participamos ativamente em consórcios internacionais relacionados com as missões espaciais Kepler/K2 e TESS da NASA. Além disso, lideramos e participamos em diversos grupos de trabalho da missão espacial PLATO da ESA. A equipa também contribui para o consórcio da missão espacial Ariel da ESA, onde é responsável pela determinação das idades, massas e raios das estrelas que fazem parte do catálogo da missão.

III. Populações Estelares

A linha temática de Populações Estelares foca-se na caraterização precisa de estrelas do tipo solar e gigantes vermelhas, o que fornece informação preciosa que pode ser prontamente aplicada em diversas áreas de investigação, incluindo a arqueologia Galáctica e a evolução química Galáctica.

Via Láctea
A Via Láctea vista do planalto Chajnantor (Deserto do Atacama, Chile). Crédito: ESO/P. Horálek.

A equipa possui uma vasta experiência no uso de espectroscopia de alta resolução para determinar os parâmetros atmosféricos estelares (nomeadamente, a temperatura efetiva, a gravidade à superfície e a metalicidade), bem como as composições químicas das estrelas, que são então usados para investigar a história do enriquecimento químico do meio interestelar em diferentes regiões da Via Láctea (ou Galáxia). A equipa combina ainda as composições químicas das estrelas com estimativas robustas das suas idades (estas últimas determinadas por via da asterossismologia) para estudar a formação e evolução de diferentes populações estelares da Galáxia e da Via Láctea como um todo.

Atualmente, participamos ativamente em vários consórcios internacionais, incluindo o PLATO, Ariel, HIRES@ELT, o Maunakea Spectroscopic Explorer (MSE), ESPRESSO@VLT, NIRPS@ESO 3.6-m Telescope, SPIRou@CFHT e o Gaia-ESO Survey (concluído), entre outros.

IV. O Sol e a Heliosfera

A linha temática dedicada ao Sol e à Heliosfera foca-se no estudo da atmosfera solar e da influência da atividade solar na heliosfera e atmosfera terrestre, também designada de meteorologia espacial.

A física solar é o ramo da astrofísica que se dedica ao estudo da atmosfera solar. O Sol é o corpo celeste mais importante para os humanos. Em combinação com as propriedades únicas do nosso planeta, este fornece as condições necessárias para a existência de vida na Terra. Embora o Sol seja estudado há vários séculos, muitas questões permanecem ainda por responder, desde o aumento repentino da temperatura da sua camada mais externa, a coroa, à previsão da intensidade dos seus ciclos de atividade e de eventos eruptivos.

Meteorologia Espacial
Interpretação artística da meteorologia espacial e de como esta é influenciada pela atividade solar. Crédito: NASA.

A meteorologia espacial descreve as condições, variáveis no tempo, do ambiente espacial próximo da Terra, incluindo o vento solar, a magnetosfera, a ionosfera e a termosfera. Cientificamente tem como objetivos compreender a atividade solar, os ambientes planetários/interplanetários e as perturbações de origem solar e não solar que os afetam, assim como prever o potencial impacto da atividade solar em sistemas biológicos e tecnológicos. Com origem no Sol, as perturbações da meteorologia espacial afetam infraestruturas tecnológicas modernas, sendo as mais vulneráveis os satélites, a navegação por GNSS (Global Navigation Satellite System), a navegação aérea, as comunicações, as redes elétricas e operações em oleodutos.

A nossa equipa tem uma vasta experiência em processamento de imagem, técnicas de inversão da equação de transferência radiativa, deteção e análise de ondas magneto-hidrodinâmicas e inteligência artificial. Estas técnicas são aplicadas a uma variedade de conjuntos de dados, como, por exemplo, observações espectropolarimétricas solares de forma a estudar a atmosfera solar, e observações in situ de distúrbios de sinal GNSS, do campo magnético terrestre, etc., de forma a melhor compreender como a atividade solar influencia a Terra e a heliosfera vizinha.

Atualmente, participamos e colaboramos em diversos projetos nacionais e internacionais. Membros da equipa lideram a participação nacional nos projetos europeus SWATNet e SWAIR, contribuem ativamente para a fase preparatória do EST, estão a construir o primeiro espectropolarímetro solar em Portugal e ainda a desenvolver o primeiro modelo regional detalhado da ionosfera. Também mantemos colaborações no âmbito das missões SUNRISE e Solar Orbiter.