HUBBLE AJUDA A RESOLVER O MISTÉRIO DO ESCURECIMENTO DE BETELGEUSE 18 de agosto de 2020
Novas observações do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA sugerem que o escurecimento inesperado da estrela supergigante Betelgeuse foi provavelmente provocado por uma imensa quantidade de material quente ejetado para o espaço, formando uma nuvem de poeira que bloqueou a luz estelar proveniente da superfície de Betelgeuse.
Esta impressão de artista foi criada usando uma imagem de Betelgeuse obtida no final de 2019, obtida com o instrumento SPHERE acoplado ao VLT (Very Large Telescope) do ESO.
Crédito: ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser
Novas observações do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA sugerem que o escurecimento inesperado da estrela supergigante Betelgeuse foi provavelmente provocado por uma imensa quantidade de material quente ejetado para o espaço, formando uma nuvem de poeira que bloqueou a luz estelar proveniente da superfície de Betelgeuse.
Betelgeuse é uma estrela supergigante vermelha envelhecida que aumentou de tamanho como resultado de mudanças evolutivas complexas nos processos de fusão nuclear no seu núcleo. A estrela é tão grande que se substituíssemos o Sol no centro do nosso Sistema Solar, a sua superfície externa estender-se-ia para lá da órbita de Júpiter. O fenómeno sem precedentes do grande escurecimento de Betelgeuse, eventualmente percetível até mesmo a olho nu, começou em outubro de 2019. Em meados de fevereiro de 2020, o brilho desta estrela monstruosa tinha caído por mais de um factor de três.
Este escurecimento repentino confundiu os astrónomos, que procuraram desenvolver teorias para explicar a mudança abrupta. Graças às novas observações do Hubble, uma equipa de investigadores sugere agora que se formou uma nuvem de poeira quando o plasma superquente foi libertado de uma ressurgência de uma grande célula de convecção na superfície da estrela e passou pela atmosfera quente para as camadas externas mais frias, onde arrefeceu e formou poeira. A nuvem resultante bloqueou a luz de aproximadamente um-quarto da superfície da estrela, começando no final de 2019. Em abril de 2020, a estrela havia regressado ao seu brilho normal.
Vários meses de observações espectroscópicas no ultravioleta de Betelgeuse pelo Hubble, começando em janeiro de 2019, produziram uma linha temporal perspicaz que levou ao escurecimento da estrela. Estas observações forneceram novas e importantes pistas para o mecanismo por trás da queda de brilho. O Hubble viu um material denso e aquecido movendo-se pela atmosfera da estrela em setembro, outubro e novembro de 2019. Então, em dezembro, vários telescópios terrestres observaram a estrela a diminuir de brilho no seu hemisfério sul.
"Com o Hubble, vimos o material à medida que deixava a superfície visível da estrela e se movia pela atmosfera, antes de formar poeira que fez a estrela parecer ficar mais escura," disse Andrea Dupree, diretora associada do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica. "Pudemos ver o efeito de uma região densa e quente, na parte sudeste da estrela, movendo-se para fora."
"Este material era duas a quatro vezes mais luminoso do que o brilho normal da estrela," continuou. "E então, cerca de um mês depois, o hemisfério sul de Betelgeuse escureceu visivelmente à medida que estrela ficava mais fraca. Pensamos que é possível que uma nuvem escura tenha resultado do fluxo que o Hubble detetou. Apenas o Hubble nos dá esta evidência do que levou ao escurecimento."
A equipa começou a usar o Hubble no início do ano passado para analisar a estrela massiva. As suas observações fazem parte de um estudo do Hubble de três anos para monitorizar variações na atmosfera externa da estrela. A sensibilidade do telescópio à radiação ultravioleta permitiu aos investigadores analisar as camadas acima da superfície da estrela, que são tão quentes que emitem principalmente na região ultravioleta do espectro e não são vistas no visível. Estas camadas são aquecidas parcialmente pelas turbulentas células de convecção da estrela que borbulham para a superfície.
"A resolução espacial de uma superfície estelar só é possível em casos favoráveis e apenas com o melhor equipamento disponível," disse Klaus Strassmeier, do Instituto Leibniz para Astrofísica em Potsdam, Alemanha. "Nesse sentido, Betelgeuse e o Hubble foram feitos um para o outro."
Os espectros do Hubble, obtidos no início e no final de 2019 e em 2020, sondaram a atmosfera externa da estrela medindo linhas espectrais do magnésio ionizado. De setembro a novembro de 2019, os investigadores mediram material que passava da superfície da estrela para a sua atmosfera externa. Este material quente e denso continuou a viajar além da superfície visível de Betelgeuse, alcançando milhões de quilómetros da estrela. A essa distância, o material arrefeceu o suficiente para formar poeira, disseram os cientistas.
Esta interpretação é consistente com as observações no ultravioleta do Hubble em fevereiro de 2020, que mostraram que o comportamento da atmosfera externa da estrela voltou ao normal, embora no visível ainda estava mais ténue.
Embora Dupree não saiba a causa do surto, pensa que foi auxiliado pelo ciclo de pulsação da estrela, que continuou normalmente durante o evento, conforme registado por observações no visível. Strassmeier usou um telescópio automatizado do Instituto Leibniz para Astrofísica chamado STELLA (STELLar Activity) para medir as mudanças na velocidade do gás na superfície da estrela à medida que subia e descia durante o ciclo de pulsação. A estrela estava a expandir-se no seu ciclo ao mesmo tempo que a célula convectiva ressurgia. A pulsação ondulando para fora de Betelgeuse pode ter ajudado a impulsionar o plasma que fluía pela atmosfera.
A supergigante vermelha está destinada a terminar a sua vida numa explosão de supernova e alguns astrónomos acham que o escurecimento repentino pode ser um evento pré-supernova. A estrela está relativamente perto, a cerca de 725 anos-luz de distância, de modo que o evento de escurecimento teria acontecido por volta do ano 1300, já que a sua luz está agora a alcançar a Terra.
Dupree e seus colaboradores terão outra chance de observar a estrela com o Hubble no final de agosto ou início de setembro. De momento, Betelgeuse encontra-se no céu diurno, demasiado perto do Sol para observações com o Hubble.
Esta ilustração com quatro paineis mostra como a região sul da estrela supergigante vermelha Betelgeuse pode ter subitamente ficado menos brilhante durante vários meses durante o final de 2019 e o início de 2020. Nos primeiros dois paineis, como visto no ultravioleta pelo Hubble, uma bolha quente e brilhante de plasma é ejetado da emergência de uma grande célula de convecção na superfície da estrela. No terceiro painel, o fluxo de gás expelido expande-se rapidamente para fora. Arrefece para formar uma nuvem enorme e obscurante de grãos de poeira. O último painel revela a enorme nuvem de poeira a bloquear a luz (a partir da perspetiva da Terra) de um-quarto da superfície estelar.
Crédito: NASA, ESA e E. Wheatley (STScI)
Esta é a primeira imagem direta de uma estrela que não o Sol, obtida com o Telescópio Espacial Hubble. Chamada Alpha Orionis, ou Betelgeuse, é uma estrela supergigante vermelha que marca o ombro da constelação de inverno de Orionte, o Caçador.
A imagem do Hubble revela uma enorme atmosfera ultravioleta com uma misteriosa mancha quente na superfície do monstro estelar. A enorme mancha brilhante, que tem muitas centenas de vezes o diâmetro do Sol, é pelo menos 2000 K mais quente do que a superfície da estrela.
Crédito: Andrea Dupree (Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica), Ronald Gilliland (STScI), NASA e ESA
