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Este gráfico de quatro painéis ilustra como a região sul da estrela supergigante vermelha brilhante e de evolução rápida Betelgeuse pode ter subitamente se tornado mais fraca por vários meses durante o final de 2019 e início de 2020. Nos primeiros dois painéis, como visto em luz ultravioleta com o Hubble O telescópio espacial, uma bolha brilhante e quente de plasma é ejetada do surgimento de uma enorme célula de convecção na superfície da estrela. No painel três, o gás expelido e que flui rapidamente se expande para fora. Ele esfria para formar uma enorme nuvem de grãos de poeira obscurecendo. O painel final revela a enorme nuvem de poeira bloqueando a luz (vista da Terra) de um quarto da superfície da estrela.
Crédito da ilustração: NASA, ESA e E. Wheatley (STScI)
Observações do telescópio espacial Hubble da NASA mostram que o escurecimento inesperado da estrela supergigante Betelgeuse foi provavelmente causado por uma imensa quantidade de material quente ejetado para o espaço, formando uma nuvem de poeira que bloqueou a luz das estrelas proveniente da superfície de Betelgeuse.
Os pesquisadores do Hubble sugerem que a nuvem de poeira se formou quando o plasma superquente liberado de uma ressurgência de uma grande célula de convecção na superfície da estrela passou pela atmosfera quente para as camadas externas mais frias, onde resfriou e formou grãos de poeira. A nuvem de poeira resultante bloqueou a luz de cerca de um quarto da superfície da estrela, começando no final de 2019. Em abril de 2020, a estrela voltou ao brilho normal.
Betelgeuse é uma estrela supergigante vermelha envelhecida que aumentou de tamanho devido a mudanças complexas e evolutivas em seu forno de fusão nuclear no núcleo. A estrela é tão grande agora que, se substituísse o Sol no centro de nosso Sistema Solar, sua superfície externa se estenderia além da órbita de Júpiter.
O fenômeno sem precedentes para o grande escurecimento de Betelgeuse, eventualmente perceptível até mesmo a olho nu, começou em outubro de 2019. Em meados de fevereiro de 2020, a estrela monstro havia perdido mais de dois terços de seu brilho.
Esse escurecimento repentino confundiu os astrônomos, que se esforçaram para desenvolver várias teorias para a mudança abrupta. Uma ideia era que uma "mancha estelar" enorme, fria e escura cobria uma grande área da superfície visível. Mas as observações do Hubble, lideradas por Andrea Dupree, diretora associada do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA), Cambridge, Massachusetts, sugerem uma nuvem de poeira cobrindo uma parte da estrela.
Vários meses de observações espectroscópicas de luz ultravioleta do Hubble de Betelgeuse, começando em janeiro de 2019, produziram uma linha do tempo que leva ao escurecimento. Essas observações fornecem novas pistas importantes sobre o mecanismo por trás do escurecimento.
O Hubble capturou sinais de 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 diminuindo de brilho em seu hemisfério sul.
“Com o Hubble, vemos o material conforme ele deixou a superfície visível da estrela e se moveu pela atmosfera, antes que a poeira se formasse que fez com que a estrela parecesse escurecer”, disse Dupree. “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 ela. "E então, cerca de um mês depois, a parte sul de Betelgeuse esmaeceu visivelmente à medida que a estrela ficava mais fraca. Acreditamos ser possível que uma nuvem escura resultou do fluxo que o Hubble detectou. Apenas o Hubble nos dá essa evidência que levou ao escurecimento".
O artigo da equipe aparecerá online em 13 de agosto no The Astrophysical Journal .
Estrelas supergigantes massivas como Betelgeuse são importantes porque expelem elementos pesados como o carbono para o espaço, que se tornam os blocos de construção de novas gerações de estrelas. O carbono também é um ingrediente básico para a vida como a conhecemos.
Rastreando uma explosão traumática
A equipe de Dupree começou a usar o Hubble no início do ano passado para analisar a estrela gigante. Suas observações são parte de um estudo do Hubble de três anos para monitorar variações na atmosfera externa da estrela. Betelgeuse é uma estrela variável que se expande e se contrai, brilhando e escurecendo, em um ciclo de 420 dias.
A sensibilidade à luz ultravioleta do Hubble permitiu aos pesquisadores sondar as camadas acima da superfície da estrela, que são tão quentes - mais de 20.000 graus Fahrenheit - que não podem ser detectadas em comprimentos de onda visíveis. Essas camadas são aquecidas em parte pelas turbulentas células de convecção da estrela que borbulham até a superfície.
Os espectros do Hubble, obtidos no início e no final de 2019, e em 2020, sondaram a atmosfera externa da estrela medindo as linhas de magnésio II (magnésio ionizado individualmente). De setembro a novembro de 2019, os pesquisadores mediram o material se movendo cerca de 320.000 quilômetros por hora, passando da superfície da estrela para a atmosfera exterior.
Este material quente e denso continuou a viajar além da superfície visível de Betelgeuse, alcançando milhões de milhas da estrela fervilhante. A essa distância, o material resfriou o suficiente para formar poeira, disseram os pesquisadores.
Esta interpretação é consistente com as observações de luz ultravioleta do Hubble em fevereiro de 2020, que mostraram que o comportamento da atmosfera externa da estrela voltou ao normal, embora as imagens de luz visível mostrassem que ainda estava escurecendo.
Embora Dupree não saiba a causa da explosão, ela pensa que foi auxiliado pelo ciclo de pulsação da estrela, que continuou normalmente durante o evento, conforme registrado por observações na luz visível. O co-autor do artigo, Klaus Strassmeier, do Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam, usou o telescópio automatizado do instituto, denominado STELLar Activity (STELLA), para medir as mudanças na velocidade do gás na superfície da estrela conforme ele subia e descia durante a pulsação ciclo. A estrela estava se expandindo em seu ciclo ao mesmo tempo que a ressurgência da célula convectiva. A pulsação ondulando para fora de Betelgeuse pode ter ajudado a impulsionar o plasma que fluía pela atmosfera.
Dupree estima que cerca de duas vezes a quantidade normal de material do hemisfério sul foi perdida nos três meses após a explosão. Betelgeuse, como todas as estrelas, está perdendo massa o tempo todo, neste caso a uma taxa 30 milhões de vezes maior que o Sol.
Betelgeuse está tão perto da Terra, e tão grande, que o Hubble foi capaz de resolver as características da superfície - tornando-se a única dessas estrelas, exceto o nosso Sol, onde detalhes da superfície podem ser vistos.
Imagens do Hubble obtidas por Dupree em 1995 revelaram pela primeira vez uma superfície mosqueada contendo células de convecção massivas que encolhem e aumentam, o que as faz escurecer e brilhar.
Um precursor de supernova?
A supergigante vermelha está destinada a terminar sua vida em uma explosão de supernova. Alguns astrônomos pensam que o escurecimento repentino pode ser um evento pré-supernova. A estrela está relativamente próxima, a cerca de 725 anos-luz de distância, o que significa que o escurecimento teria acontecido por volta do ano 1300. Mas sua luz está chegando à Terra agora.
"Ninguém sabe o que uma estrela faz antes de se transformar em supernova, porque ela nunca foi observada", explicou Dupree. "Os astrônomos testaram estrelas talvez um ano antes de se transformarem em supernovas, mas não dias ou semanas antes de acontecer. Mas a chance de a estrela se tornar supernova em breve é muito pequena".
Dupree terá outra chance de observar a estrela com Hubble no final de agosto ou início de setembro. No momento, Betelgeuse está no céu diurno, muito perto do Sol para observações do Hubble. Mas o Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) da NASA obteve imagens da estrela monstro de sua localização no espaço. Essas observações mostram que Betelgeuse diminuiu novamente de meados de maio a meados de julho, embora não tão dramaticamente quanto no início do ano.
Dupree espera usar STEREO para mais observações de acompanhamento para monitorar o brilho de Betelgeuse. Seu plano é observar Betelgeuse novamente no próximo ano com STEREO, quando a estrela se expandir novamente em seu ciclo para ver se ela desencadeia outra explosão petulante.
Claire Andreoli
Goddard Space Flight Center da NASA, Greenbelt, Md.
claire.andreoli@nasa.gov
Donna Weaver / Ray Villard
Space Telescope Science Institute, Baltimor
dweaver@stsci.edu / villard@stsci.edu
Andrea Dupree
CfA | Harvard & Smithsonian, Cambridge, Mass.
dupree@cfa.harvard.edu
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso de
Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina
(UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´sRadiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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http://pesqciencias.blogspot.com.br
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