Os cientistas estudam há muito tempo o trabalho de Subrahmanyan Chandrasekhar, o astrofísico estadunidense nascido na Índia que ganhou o Prêmio Nobel em 1983, mas poucos sabem que sua pesquisa sobre dinâmica estelar e planetária deve uma profunda dívida de gratidão a uma mulher quase esquecida: Donna DeEtte Elbert.
De 1948 a 1979, Elbert trabalhou como “computadora” para Chandrasekhar, incansavelmente criando e resolvendo equações matemáticas à mão. Embora ela compartilhasse a autoria com o ganhador do Nobel em 18 papers Chandrasekhar reconhecesse entusiasticamente suas contribuições seminais, sua maior conquista não foi reconhecida até que um acadêmico de pós-doutorado na UCLA conectou tópicos no trabalho de Chandrasekhar que levaram de volta a Elbert.
A conquista de Elbert? Antes de qualquer outra pessoa, ela previu as condições consideradas ótimas para um planeta ou estrela gerar seu próprio campo magnético, disse a estudiosa Susanne Horn, que passou meia década desenvolvendo o trabalho de Elbert.
Agora Horn e o professor de ciências da Terra, planetárias e espaciais da UCLA, Jonathan Aurnou, publicaram um paper na revista Proceedings of the Royal Society A, na qual apresentam a recém-nomeada “gama de Elbert”, que detalha suas previsões sobre a gama de combinações que rotação, convecção e o magnetismo pode assumir a melhor geração de um campo magnético planetário.
O trabalho, disseram os autores, ajudará pesquisadores em uma variedade de disciplinas a entender melhor as condições no interior da Terra e dentro de outros planetas e identificar planetas fora do nosso Sistema Solar com potencial para hospedar vida.
“Elbert não tinha um diploma formal de matemática, mas o que ela fez, a maioria das pessoas não poderia fazer hoje em dia. É uma matemática muito difícil geralmente feita usando computadores eletrônicos modernos”, disse Horn, agora professor associado do Centro de Pesquisa de Sistemas Complexos e Fluidos da Universidade de Coventry, no Reino Unido. “Chandrasekhar diz em notas de rodapé que as maneiras sutis e elegantes de resolver problemas particulares foram na verdade apresentadas por Elbert. Ela está em todo o seu tratado sobre dinâmica de fluidos geofísica e astrofísica, mas não é uma autora. Hoje, ela seria considerada uma matemática por conta própria, mas nos anos 50 e 60, era difícil para uma mulher obter mais crédito do que uma nota de rodapé.”
E porque a descoberta de Elbert sobre a geração de campos magnéticos planetários permaneceu incorporada ao corpo de trabalho de seu empregador, a descoberta geralmente foi atribuída a Chandrasekhar, que compartilhou o Nobel de física por descobertas relacionadas à evolução estelar e estrelas massivas.
Horn disse que espera que o trabalho que ela e Aurnou realizaram para refinar e expandir as previsões originais de Elbert forneça uma homenagem adequada – embora tardia – a Elbert, que morreu em 2019 aos 90 anos.
A gama de Elbert: como planetas e estrelas criam campos magnéticos
Os planetas geram seus próprios campos magnéticos através da circulação interna de fluidos aquecidos e eletricamente condutores, como metais líquidos ou oceanos muito salgados. À medida que um planeta gira em torno de seu eixo, o movimento desses fluidos se organiza, gerando campos magnéticos planetários ao longo do caminho. Os cientistas pensam que os planetas com campos magnéticos são mais propensos a sustentar a vida porque o campo magnético atua como uma espécie de casulo que protege o planeta do ambiente espacial circundante, muitas vezes hostil, disse Aurnou.
“A chave é que você tem todos esses movimentos de fluidos. O núcleo da Terra é predominantemente composto de ferro líquido. À medida que o planeta esfria lentamente para o espaço, a parte superior mais fria do núcleo líquido afunda e o ferro mais quente sobe em profundidade”, explicou ele.
O movimento causado por este afundar e subir é conhecido como convecção. Movimentos de convecção em materiais eletricamente condutores, como o ferro líquido no núcleo da Terra, podem criar correntes elétricas que podem gerar o campo magnético global de um planeta.
“Não está claro se a turbulência convectiva sozinha gerará um campo magnético em escala planetária”, observou Aurnou, “mas sabemos que a rotação planetária organiza a turbulência em padrões de movimento que podem”. Em outras palavras, disse ele, as forças rotacionais chamadas forças de Coriolis movem os fluidos de maneiras previsíveis à medida que o planeta gira. “Elbert foi a primeira a apontar que quando essas forças rotacionais são comparáveis em força às forças magnéticas, então a convecção começará a se organizar na escala do próprio planeta. É um sistema tão simples e sensível.”
Elbert descobriu esse princípio por conta própria enquanto Chandrasekhar estava em uma turnê de palestras de verão e o apresentou a ele em seu retorno. Ele incorporou a descoberta de Elbert em seu próprio trabalho e a creditou em uma nota de rodapé sem aprofundar seu significado.
Mas Horn ultrapassou o trabalho de Elbert.
“O que fizemos foi buscar como os padrões de convecção em metais líquidos e sua evolução variam quando sujeitos tanto a rotação quanto a campos magnéticos”, disse Horn. “Descobrimos que existem diferentes regimes de comportamento convectivo e mapeamos onde estão esses regimes exatos. Este trabalho faz todo um conjunto de novas previsões que usaremos para construir futuros modelos laboratoriais e numéricos de geração de campos magnéticos planetários e estelares.”
O papers de acesso aberto, “The Elbert range of magnetostrophic convection. I. Linear theory“, é o primeiro de uma série de três papers que Horn e Aurnou planejam publicar que se baseiam no trabalho de Elbert.
