O repentino escurecimento de Betelgeuse
1.Crédito: Andrea Dupree (Harvard-Smithsonian CfA), Ronald Gilliland (STScI), NASA e ESA
"Esta é a primeira imagem direta de uma estrela diferente do Sol, feita com o Telescópio Espacial Hubble. Chamado Alpha Orionis, ou Betelgeuse, é uma estrela supergigante vermelha que marca o ombro da constelação de inverno Orion, o Caçador."
"Esta imagem foi tirada em luz ultravioleta com a Faint Object Camera em 3 de março de 1995."
O escurecimento repentino da estrela Betelgeuse chamou a atenção dos cientistas em todo o mundo. No entanto, as observações feitas pelo Hubble revelaram que uma imensa quantidade de material quente ejetado para o espaço formou uma nuvem de poeira e bloqueou a luz emanada 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 cerca de um quarto da superfície da estrela, começando no final de 2019. Em abril de 2020 Betelgeuse voltou ao brilho normal.
Betelgeuse é uma estrela supergigante vermelha envelhecida que aumentou de tamanho devido as mudanças complexas e evolutivas em seu forno de fusão nuclear no núcleo. Ela é tão grande agora que, se substituísse o Sol no centro do nosso sistema solar, sua superfície externa se estenderia além da órbita de Júpiter.
O escurecimento repentino de Betelgeuse confundiu os astrônomos que se esforçaram para desenvolver várias teorias para essa repentina mudança. 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 Astrophysis / Harvard & Smithsonian (CfA), Cambridge, Massachusetts, sugerem uma nuvem de poeira cobrindo uma parte da estrela.
Vários meses de observações espectroscópicas de luz ultravioleta de Betelgeuse feitas pelo Hubble 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 o seu brilho em no 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 e 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 uma nuvem escura resultou do fluxo que o Hubble detectou. Apenas o Hubble nos dá essa evidência que levou ao escurecimento."
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 de 2020 para analisar a estrela gigante. As 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 ondas 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 do 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 milhõ3w de vezes maior que o Sol.
Betelgeuse está tão perto da Terra, e é tão grande, que o Hubble foi capaz de resolver as características da superfície - tornando-se a única dessas estrelas, exceto o nosso Sol, onde os 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 astrônomo 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 1.300. 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 estrele se tornar supernova em breve é muito pequena."
Dupree terá outra chance de observar a estrela com o Hubble no final de agosto ou início de setembro. No momento, Betelgeuse está no céu diurno, muito perto do Sol para observações do Hubble.
3. Vista solitária de Betelgeuse por satélite da NASA revela um comportamento mais estranho Uma imagem do Imageador Heliosférico a bordo da espaçonave STEREO da NASA mostra a estrela Betelgeuse, circulada. Por várias semanas em 2020, STEREO foi o único observatório fazendo medições de Betelgeuse por causa da posição única da espaçonave no espaço. (13 de agosto de 2020)
Créditos: NASA / STEREO / HI
Mas o Observatório Solar TErrestrial RElation (STEREO) da NASA tirou 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 o STEREO, quando a estrela se expandir novamente em seu ciclo para ver se ela desencadeia outra explosão petulante.
Fonte: Hubble/ESA e NASA
1. Crédito:. Andrea Dupree (Harvard-Smithsonian CfA), Ronald Gilliland (STScI), NASA e ESA
2. Créditos: Obra de arte: NASA, ESA e E. Wheatley (STScI)
Ciência: A, Dupree (CfA)
3. NASA.GOV.
Créditos: NASA / STEREO / HI
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/nasa-satellite-s-lone-view-of-betelgeuse-reveals-more-strange-behavior Veja também:
Nebulosa do Haltere - uma nuvem de gás interestelar
A intrigante Galáxia Olho de Agulha e a Cadeia de Burgidge
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