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Uma nova reviravolta na superfície em ebulição de Betelgeuse
5 de março de 2024
 

Uma comparação direta de uma simulação computacional de uma supergigante vermelha sem rotação com observações ALMA de Betelgeuse. Se não for suficientemente resolvida nos telescópios, a convecção em grande escala pode resultar num mapa de velocidade dipolar. A linha de cima mostra mapas de intensidade, a linha de baixo mostra mapas de velocidade radial. A coluna da esquerda mostra a simulação da estrela em resolução total; a coluna do meio mostra observações simuladas com resolução reduzida. A coluna da direita mostra a observação ALMA atual.
Crédito: Instituto Max Planck de Astrofísica, Jing-Ze Ma et al., 2024
 
     
 
 
 

Betelgeuse é uma conhecida estrela supergigante vermelha na direção da constelação de Orionte. Recentemente ganhou muita atenção, não só porque as variações no seu brilho levaram a especulações de que uma explosão poderia estar iminente, mas também porque as observações indicaram que está a girar muito mais depressa do que o esperado. Esta última interpretação é agora posta em causa por uma equipa internacional liderada por astrónomos do Instituto Max Planck de Astrofísica, que propõem que a superfície escaldante de Betelgeuse pode ser confundida com rotação mesmo através dos telescópios mais avançados. Outros astrónomos estão a analisar ativamente novos dados observacionais para testar estas hipóteses.

Sendo uma das estrelas mais brilhantes do hemisfério norte, Betelgeuse pode ser facilmente encontrada a olho nu na constelação de Orionte. Betelgeuse é uma das maiores estrelas conhecidas. Com um diâmetro superior a mil milhões de quilómetros, é quase 1000 vezes maior do que o Sol. Se estivesse no nosso Sistema Solar, teria engolido a Terra com uma atmosfera que chegaria a Júpiter. Não é suposto uma estrela tão grande girar rapidamente. Ao longo da sua evolução, a maioria das estrelas expande-se e gira mais devagar para conservar o momento angular. No entanto, observações recentes sugerem que Betelgeuse está a girar muito rapidamente (a 5 km/s), duas ordens de grandeza mais depressa do que uma estrela evoluída deveria girar.

A evidência mais proeminente da rotação de Betelgeuse veio do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). As 66 antenas do ALMA trabalham em conjunto como se fossem um único telescópio gigante. Utilizam uma técnica conhecida como interferometria, em que duas ou mais antenas captam um sinal do Universo e unem forças para analisar o sinal e obter informações sobre a sua fonte de emissão. Utilizando esta técnica, os astrónomos descobriram um mapa de velocidade radial dipolar na camada exterior de Betelgeuse: metade da estrela parece estar a aproximar-se de nós e a outra metade parece estar a afastar-se. Esta observação, juntamente com estudos anteriores, levou à interpretação de que Betelgeuse está a girar rapidamente.

Esta interpretação teria sido clara, se Betelgeuse fosse uma esfera perfeitamente redonda. No entanto, a superfície de Betelgeuse é um mundo vibrante, governado por um processo físico chamado convecção. Podemos observar a convecção na nossa vida quotidiana quando fervemos água, mas em Betelgeuse, este processo é muito mais violento: as bolhas em ebulição podem ser tão grandes como a órbita da Terra em torno do Sol, cobrindo uma grande fração da superfície de Betelgeuse. Sobem e descem a uma velocidade de até 30 km/s, mais depressa do que qualquer nave espacial tripulada.

Com base neste quadro físico, uma equipa internacional liderada por Jing-Ze Ma, estudante de doutoramento no Instituto Max Planck de Astrofísica, fornece agora uma explicação alternativa para o mapa de velocidades dipolares de Betelgeuse: a superfície em ebulição de Betelgeuse imita a rotação. Um grupo de bolhas em ebulição sobe de um lado da estrela e outro grupo de bolhas afunda-se do outro lado. Devido à resolução limitada do telescópio ALMA, estes movimentos convectivos estariam desfocados em observações reais, o que resultaria no mapa de velocidade dipolar.

A equipa desenvolveu um novo pacote de pós-processamento para produzir imagens sintéticas do ALMA e espetros submilimétricos a partir das suas simulações hidrodinâmicas de radiação 3D de estrelas supergigantes vermelhas sem rotação. Em 90% das simulações, a estrela seria interpretada como estando a girar a vários km/s simplesmente devido aos movimentos de ebulição em grande escala na superfície que não são claramente vistos pelo telescópio ALMA.

São necessárias mais observações para melhor avaliar a rápida rotação de Betelgeuse, e a equipa fez previsões para futuras observações com maior resolução espacial. Felizmente, outros astrónomos já fizeram observações de maior resolução de Betelgeuse em 2022. Os novos dados estão a ser analisados neste momento, o que irá pôr à prova as previsões e ajudar a desvendar a máscara de Betelgeuse.

"A maioria das estrelas são apenas pequenos pontos de luz no céu noturno. Betelgeuse é tão incrivelmente grande e está tão próxima que, com os melhores telescópios, é uma das poucas estrelas em que podemos efetivamente observar e estudar a sua superfície fervente. Ainda parece um pouco como um filme de ficção científica, como se tivéssemos viajado até lá para a ver de perto", diz a coautora Selma de Mink (diretora do Instituto Max Planck de Astrofísica). "E os resultados são muito interessantes. Se Betelgeuse estiver, realmente, a girar rapidamente, então pensamos que deve ter sido 'acelerada' depois de comer uma pequena estrela companheira que a orbitava."

"Há tanta coisa que ainda não compreendemos sobre estrelas gigantescas em ebulição como Betelgeuse", diz o coautor Andrea Chiavassa, astrónomo do CNRS (Centre national de la recherche scientifique). "Como é que elas funcionam realmente? Como é que perdem massa? Que moléculas se podem formar nos seus fluxos? Porque é que Betelgeuse ficou subitamente menos brilhante? Estamos a trabalhar arduamente para tornar as nossas simulações computacionais cada vez melhores, mas precisamos realmente dos incríveis dados de telescópios como o ALMA".

// Instituto Max Planck de Astrofísica (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)
// Artigo científico (arXiv.org)

 


CCVAlg - Astronomia:
16/08/2022 - Hubble vê supergigante vermelha Betelgeuse a recuperar lentamente após explodir o seu topo
18/06/2021 - Desvendado o mistério da diminuição de brilho de Betelgeuse
18/08/2020 - Hubble ajuda a resolver o mistério do escurecimento de Betelgeuse
03/03/2020 - Os últimos suspiros de uma estrela massiva
18/02/2020 - Telescópio do ESO observa a superfície de Betelgeuse a diminuir de brilho
23/12/2016 - Betelgeuse gira mais depressa do que o esperado; poderá ter engolido uma companheira há 100.000 anos atrás
25/01/2013 - Betelgeuse prepara-se para colisão

Betelgeuse:
Wikipedia

Supergigante vermelha:
Wikipedia

ALMA:
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ALMA (NRAO)
ALMA (ESO)
Wikipedia

 
   
 
 
 
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