Quando observamos uma imagem detalhada do Sol, podemos perceber que sua região central parece mais brilhante do que as bordas. Esse fenômeno, conhecido como escurecimento do limbo, é uma consequência da maneira como a luz atravessa as diferentes camadas da atmosfera solar.
Agora, astrônomos conseguiram medir esse mesmo efeito em 31 estrelas próximas e descobriram que sua variação no infravermelho é significativamente maior do que a prevista por modelos teóricos.
A pesquisa foi realizada com o conjunto de telescópios CHARA, instalado no Observatório Mount Wilson, na Califórnia, e publicada em 16 de setembro de 2026 no periódico científico The Astronomical Journal.
O estudo, liderado por Narsireddy Anugu, da Universidade Estadual da Geórgia, oferece novas informações sobre a estrutura das atmosferas estelares e poderá contribuir para medições mais precisas de estrelas e exoplanetas.
O escurecimento do limbo é conhecido há séculos e foi estudado no Sol desde o século XVIII.
Embora o disco solar pareça relativamente uniforme quando observado sem detalhes, sua intensidade luminosa diminui gradualmente em direção às bordas.
Isso acontece porque a luz observada no centro do disco solar vem de camadas mais profundas e quentes de sua atmosfera visível.
Já quando olhamos para as bordas, a geometria da observação faz com que a radiação recebida venha predominantemente de camadas mais externas, onde a temperatura é menor.
Como essas regiões emitem menos radiação, as bordas aparecem mais escuras.
Esse comportamento também depende do comprimento de onda observado, porque a absorção e a emissão da radiação variam conforme as propriedades físicas do gás estelar.
Ao medir essas diferenças, os astrônomos conseguem investigar como a temperatura e a opacidade mudam nas atmosferas das estrelas.
Entretanto, realizar essas medições em estrelas distantes é muito mais difícil do que no Sol.
Mesmo utilizando grandes telescópios, a maioria das estrelas aparece como um ponto luminoso, sem detalhes suficientes para distinguir seu centro das bordas.
Para superar essa limitação, os pesquisadores utilizaram uma técnica chamada interferometria.
O CHARA combina a luz coletada por seis telescópios distribuídos pelo Observatório Mount Wilson, funcionando como um instrumento de altíssima resolução angular.
A separação entre os telescópios permite investigar detalhes muito menores do que aqueles que seriam acessíveis a um único telescópio convencional.
Com essa técnica, a equipe estudou 31 estrelas de diferentes tipos espectrais e estágios evolutivos, incluindo subgigantes, gigantes e supergigantes.
Essas estrelas possuem discos aparentes suficientemente grandes para que os pesquisadores consigam medir como o brilho varia entre o centro e as regiões externas.
As observações foram realizadas simultaneamente em duas faixas do infravermelho próximo, com comprimentos de onda próximos de 1,6 e 2,2 micrômetros.
Um micrômetro corresponde a um milésimo de milímetro.
A escolha dessas duas faixas permitiu comparar a intensidade do escurecimento do limbo em diferentes comprimentos de onda, evitando que mudanças temporais na estrela comprometessem a comparação.
Os pesquisadores analisaram os padrões de interferência produzidos pela combinação da luz dos telescópios e ajustaram modelos matemáticos capazes de representar a distribuição de brilho sobre o disco estelar.
Os resultados confirmaram uma tendência já esperada: o escurecimento do limbo é menos intenso em comprimentos de onda maiores.
Entretanto, a diferença observada foi muito superior àquela prevista pelos modelos de atmosferas estelares.
Na amostra analisada, o coeficiente utilizado para descrever a intensidade do escurecimento diminuiu aproximadamente 38% entre as observações em 1,6 e 2,2 micrômetros.
Os modelos teóricos utilizados na comparação previam uma redução de apenas 17% a 22%.
Essa diferença não significa que o brilho total das estrelas diminuiu 38%. O resultado se refere à mudança de um parâmetro que descreve como a intensidade luminosa varia entre o centro e a borda do disco estelar.
Os pesquisadores compararam as observações com cinco conjuntos de modelos atmosféricos, incluindo representações unidimensionais e tridimensionais das camadas externas das estrelas.
Esses modelos consideram diferentes condições físicas, como temperatura, gravidade superficial, opacidade e movimentos do gás.
Apesar de reproduzirem a tendência geral de um escurecimento mais fraco em comprimentos de onda maiores, nenhum deles conseguiu explicar completamente a diferença encontrada.
O resultado indica que ainda existem limitações na maneira como os modelos representam a distribuição da radiação nas atmosferas estelares.
Isso é especialmente relevante para estrelas evoluídas, cujas atmosferas podem apresentar movimentos convectivos intensos e estruturas mais complexas.
A convecção ocorre quando o gás transporta energia por meio de movimentos de subida e descida, contribuindo para a distribuição de calor nas camadas externas.
Esses movimentos podem modificar a estrutura térmica da atmosfera e, consequentemente, a maneira como a luz é emitida.
Entretanto, a pesquisa não identifica uma causa única para a diferença observada.
Novas análises serão necessárias para determinar quais processos físicos precisam ser aperfeiçoados nos modelos.
Além de investigar as atmosferas, a equipe conseguiu medir os diâmetros angulares das estrelas com precisão formal mediana de aproximadamente 0,2% a 0,3%.
O diâmetro angular corresponde ao tamanho aparente de um objeto no céu. Quando combinado com sua distância, permite calcular seu tamanho físico.
Essas medições são fundamentais para determinar propriedades estelares, incluindo raio, temperatura e luminosidade.
O escurecimento do limbo precisa ser considerado nesses cálculos porque uma estrela não emite a mesma intensidade de luz em todas as regiões de seu disco aparente.
Se essa distribuição não for representada adequadamente, as estimativas de tamanho poderão apresentar pequenas diferenças sistemáticas.
A pesquisa também possui implicações para o estudo de exoplanetas.
Uma das principais técnicas utilizadas para descobrir planetas ao redor de outras estrelas é o método de trânsito.
Quando um planeta passa diante de sua estrela, bloqueia uma pequena parcela da luz que recebemos, produzindo uma diminuição temporária no brilho observado.
A intensidade dessa redução depende do tamanho do planeta em relação à estrela, mas também da região do disco estelar que está sendo ocultada.
Como as bordas são menos brilhantes do que o centro, o formato da curva de luz de um trânsito é influenciado pelo escurecimento do limbo.
Por isso, modelos mais precisos desse fenômeno ajudam a determinar as dimensões e as características orbitais dos exoplanetas.
A equipe destaca que as novas medições poderão servir como referência observacional para aperfeiçoar os modelos utilizados nessas análises.
Outro resultado importante é que os pesquisadores não encontraram evidências de grandes manchas estelares ou companheiras ocultas capazes de explicar os padrões observados na amostra.
Isso reforça a interpretação de que as diferenças medidas estão associadas à distribuição de brilho das próprias estrelas.
O próximo objetivo será ampliar as observações para outras faixas do espectro eletromagnético, incluindo a luz visível e diferentes regiões do infravermelho.
Os pesquisadores também pretendem investigar estrelas menores da sequência principal, incluindo objetos semelhantes ao Sol.
Essas estrelas apresentam um desafio maior porque seus discos aparentes são mais difíceis de resolver, mas são especialmente importantes para o estudo de sistemas planetários.
A nova pesquisa demonstra que os astrônomos já conseguem medir, em dezenas de estrelas, um fenômeno que durante muito tempo foi estudado principalmente no Sol.
Ao comparar diretamente essas observações com as previsões teóricas, os cientistas identificaram uma diferença que poderá ajudar a melhorar nossa compreensão das atmosferas estelares.
O resultado também mostra que mesmo propriedades aparentemente simples, como a maneira como o brilho diminui em direção às bordas de uma estrela, ainda guardam informações importantes sobre os processos físicos que ocorrem em suas camadas externas.
Sobre a Imagem: Imagem do Sol durante um trânsito de Vênus. É possível observar manchas solares, bem como a sombra de Vênus no canto superior direito. A borda do Sol está ligeiramente mais escura, um efeito conhecido como escurecimento do limbo.
Créditos da Imagem: Observatório de Dinâmica Solar.
Artigo Científico: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ae9878