Pela primeira vez, os astrónomos capturaram imagens de uma estrela, sem ser o Sol, com detalhe suficiente para seguir o movimento do gás borbulhante à sua superfície. As imagens da estrela R Doradus foram obtidas com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), um telescópio do qual o ESO é um parceiro, em julho e agosto de 2023. Estas imagens mostram bolhas gigantes de gás quente, 75 vezes maiores do que o Sol, que aparecem à superfície e se afundam no interior da estrela mais depressa do que o esperado.

"Trata-se da primeira vez que vemos desta maneira a superfície borbulhante de uma estrela verdadeira", explica Wouter Vlemmings, professor na Universidade de Tecnologia Chalmers, na Suécia, e autor principal do estudo publicado na revista Nature (tinham sido já observadas com detalhe bolhas de convecção na superfície de estrelas, incluindo com o instrumento PIONIER montado no VLTI do ESO. No entanto, as novas observações do ALMA registam o movimento das bolhas de uma forma que não era possível antes). "Na realidade, não esperávamos que os dados tivessem uma tal qualidade que nos possibilitasse ver tantos detalhes da convecção a ocorrer na superfície estelar."

As estrelas produzem energia nos seus núcleos através da fusão nuclear. Esta energia pode ser transportada para a superfície da estrela por enormes bolhas de gás quente, que seguidamente arrefecem e se afundam, um pouco como uma lâmpada de lava. Este movimento de mistura, conhecido por convecção, distribui os elementos pesados formados no núcleo, como o carbono e o azoto, por toda a estrela. Pensa-se também que este fenómeno seja o responsável pelos ventos estelares que transportam estes elementos para o cosmos, onde são reutilizados para formar novas estrelas e planetas.

Esta imagem de grande angular, criada a partir de dados do DSS2 (Digitized Sky Survey 2), mostra a região em torno de R Doradus, a estrela laranja brilhante que vemos no centro. Foram recentemente obtidas imagens detalhadas da superfície desta estrela com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), do qual o ESO é um parceiro. Crédito: ESO/DSS2; reconhecimento - Davide De Martin

Até agora, os movimentos de convecção nunca tinham sido observados em pormenor noutras estrelas que não o Sol. Utilizando o ALMA, a equipa conseguiu obter imagens de alta resolução da superfície de R Doradus ao longo de um mês. R Doradus é uma estrela gigante vermelha, com um diâmetro cerca de 350 vezes superior ao do Sol, localizada a cerca de 180 anos-luz de distância da Terra, na direção da constelação de Doradus (ou Dourado). O seu grande tamanho e a proximidade à Terra fazem dela um alvo ideal para observações detalhadas. Além disso, a sua massa é semelhante à do Sol, o que significa que R Doradus apresenta-se provavelmente muito semelhante a como será o nosso Sol daqui a cinco mil milhões de anos, quando se transformar numa gigante vermelha.

"É a convecção que cria a estrutura granular que vemos na superfície do nosso Sol, mas que é tão difícil de ver noutras estrelas", acrescenta Theo Khouri, investigador da Chalmers e coautor deste estudo. "Com o ALMA, conseguimos agora não só ver diretamente grânulos convectivos — com um tamanho 75 vezes superior ao do nosso Sol! — mas também medir, pela primeira vez, a velocidade a que se movem".

Os grânulos de R Doradus parecem mover-se num circuito com uma duração de um mês, o que corresponde a uma velocidade maior do que aquela que os cientistas esperavam baseados na maneira como a convecção funciona no nosso Sol. "Ainda não sabemos qual é a razão desta diferença, mas parece que a convecção muda à medida que a estrela envelhece, de formas que ainda não compreendemos", comenta Vlemmings. Observações como as que agora foram feitas de R Doradus estão a ajudar-nos a compreender melhor como é que estrelas como o Sol se comportam, mesmo quando se transformam em objetos tão frios, grandes e borbulhantes como é o caso de R Doradus.

"É fantástico podermos agora capturar diretamente os detalhes da superfície de estrelas tão distantes e observar fenómenos físicos que até agora só eram principalmente observados no nosso Sol", conclui Behzad Bojnodi Arbab, estudante de doutoramento da Chalmers, que também participou no estudo.

// ESO (comunicado de imprensa)
// Observatório ALMA (comunicado de imprensa)
// Universidade de Tecnologia Chalmers (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)
// Artigo científico (arXiv.org)

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R Doradus:
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ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array):
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ALMA (ESO)
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