Betelgeuse, a estrela brilhante na constelação de Orion, fascinou astrônomos nos últimos meses por causa de seu declínio incomumente forte no brilho. Os cientistas têm discutido vários cenários tentando explicar seu comportamento. Agora, uma equipe liderada por Thavisha Dharmawardena, do Instituto Max Planck de Astronomia, mostrou que muito provavelmente grandes estrelas estelares na superfície de Betelgeuse causaram o escurecimento. Seus resultados descartam a conjectura anterior de que foi poeira, ejetada recentemente por Betelgeuse, que obscureceu a estrela.
Estrelas gigantes vermelhas como Betelgeuse sofrem freqüentes variações de brilho. No entanto, a impressionante queda na luminosidade de Betelgeuse para cerca de 40% do seu valor normal entre outubro de 2019 e abril de 2020 foi uma surpresa para os astrônomos. Os cientistas desenvolveram vários cenários para explicar essa mudança no brilho da estrela, visível a olho nu e a quase 500 anos-luz de distância. Alguns astrônomos até especularam sobre uma supernova iminente. Uma equipe internacional de astrônomos liderada por Thavisha Dharmawardena do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg agora demonstrou que as variações de temperatura na fotosfera, ou seja, a superfície luminosa da estrela, causavam a queda do brilho. A fonte mais plausível para essas mudanças de temperatura são gigantescas manchas frias de estrelas, semelhantes às manchas solares, que, no entanto, cobrem 50 a 70% da superfície da estrela.
“No final de suas vidas, as estrelas se tornam gigantes vermelhas”, explica Dharmawardena. “À medida que o suprimento de combustível acaba, os processos mudam pelos quais as estrelas liberam energia”. Como resultado, eles incham, tornam-se instáveis e pulsam com períodos de centenas ou mesmo milhares de dias, que vemos como uma flutuação no brilho. Betelgeuse é a chamada Supergigante Vermelha, uma estrela que, comparada ao nosso sol, é cerca de 20 mais massiva e aproximadamente 1000 vezes maior. Se colocado no centro do sistema solar, quase alcançaria a órbita de Júpiter.
Devido ao seu tamanho, a atração gravitacional na superfície da estrela é menor do que em uma estrela da mesma massa, mas com um raio menor. Portanto, as pulsações podem ejetar as camadas externas de uma estrela com relativa facilidade. O gás liberado esfria e se transforma em compostos que os astrônomos chamam de poeira. É por isso que estrelas gigantes vermelhas são uma fonte importante de elementos pesados no Universo, a partir dos quais planetas e organismos vivos eventualmente evoluem. Os astrônomos já haviam considerado a produção de poeira absorvente de luz como a causa mais provável do declínio acentuado no brilho.
Para testar essa hipótese, Thavisha Dharmawardena e seus colaboradores avaliaram dados novos e arquivados do Atacama Pathfinder Experiment (APEX) e do telescópio James Clerk Maxwell (JCMT). Esses telescópios medem a radiação da faixa espectral das ondas submilimétricas (radiação terahertz), cujo comprimento de onda é mil vezes maior que o da luz visível. Invisíveis aos olhos, os astrônomos os utilizam há algum tempo para estudar a poeira interestelar. A poeira fria brilha particularmente nesses comprimentos de onda.
“O que nos surpreendeu foi que Betelgeuse ficou 20% mais escura mesmo na faixa de ondas submilimétricas”, relata Steve Mairs, do Observatório da Ásia Oriental, que colaborou no estudo. A experiência mostra que esse comportamento não é compatível com a presença de poeira. Para uma avaliação mais precisa, ela e seus colaboradores calcularam que influência a poeira teria nas medições nessa faixa espectral. Acontece que, de fato, uma redução no brilho na faixa submilimétrica não pode ser atribuída a um aumento na produção de poeira. Em vez disso, a própria estrela deve ter causado a mudança de brilho medida pelos astrônomos.
As leis da física nos dizem que a luminosidade de uma estrela depende de seu diâmetro e, principalmente, de sua temperatura superficial. Se apenas o tamanho da estrela diminuir, a luminosidade diminuirá igualmente em todos os comprimentos de onda. No entanto, as mudanças de temperatura afetam a radiação emitida ao longo do espectro eletromagnético de maneira diferente. Segundo os cientistas, o escurecimento medido na luz visível e nas ondas submilimétricas é, portanto, evidência de uma redução na temperatura média da superfície de Betelgeuse, que eles quantificam a 200 K (ou 200 ° C).
“No entanto, é mais provável uma distribuição de temperatura assimétrica”, explica o co-autor Peter Scicluna, do Observatório Europeu do Sul (ESO). “As imagens de alta resolução correspondentes de Betelgeuse de dezembro de 2019 mostram áreas de brilho variável. Juntamente com o nosso resultado, esta é uma indicação clara de grandes manchas estelares cobrindo entre 50 e 70% da superfície visível e com temperatura mais baixa do que a fotosfera mais brilhante. ” As manchas estelares são comuns em estrelas gigantes, mas não nessa escala. Não se sabe muito sobre suas vidas. No entanto, os cálculos do modelo teórico parecem ser compatíveis com a duração do mergulho de Betelgeuse no brilho.
Sabemos pelo sol que a quantidade de manchas aumenta e diminui em um ciclo de 11 anos. Se as estrelas gigantes têm um mecanismo semelhante é incerto. Uma indicação para isso pode ser o mínimo de brilho anterior, que também foi muito mais pronunciado do que nos anos anteriores. “As observações nos próximos anos nos dirão se a queda acentuada no brilho de Betelgeuse está relacionada a um ciclo pontual. De qualquer forma, Betelgeuse continuará sendo um objeto interessante para estudos futuros”, conclui Dharmawardena.
Publicado em 30/06/2020 12h33
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