Gases quentes podem ter formado nuvem de poeira e escurecido Betelgeuse

A estrela supergigante Betelgeuse tem se comportado de forma estranha ultimamente: em um momento, ela aparenta estar com um brilho muito menor do que costuma ter, mas logo volta ao normal. As observações do Telescópio Espacial Hubble no ano passado sugerem que o escurecimento inesperado foi causado por uma ejeção repentina de gases quentes, que formaram uma enorme nuvem de poeira após o resfriamento.

Um novo estudo a ser publicado no The Astrophysical Journal (pré-impressão disponível aqui) oferece uma explicação para os episódios de escurecimento anômalos vistos em Betelgeuse: uma nuvem de poeira gigantesca se formou após gases quentes e densos serem expelidos da estrela moribunda. Visto da Terra, esse cobertor de poeira bloqueou a superfície da estrela, fazendo-a parecer mais escura de nossa perspectiva, de acordo com a pesquisa liderada por Andrea Dupree, do Centro de Astrofísica em Harvard & Smithsonian.

Uma estrela supergigante vermelha, Betelgeuse está chegando ao fim de sua vida. Ela está prestes a se transformar em supernova em breve, de acordo com os padrões cosmológicos, embora não possamos ter certeza de quando exatamente isso vai acontecer. Esta estrela envelhecida está tão inchada que seu diâmetro agora mede 1,234 bilhão de quilômetros. Isso significa que se você colocasse Betelgeuse no centro do nosso sistema solar, ela se estenderia até a órbita de Júpiter.

Localizada a cerca de 725 anos-luz da Terra, Betelgeuse está entre as estrelas mais brilhantes do céu noturno, visível na constelação de Orion. No entanto, isso foi difícil de notar em fevereiro, quando seu brilho caiu para cerca de 40% de sua luminosidade normal.

Ilustração retratando a emissão de gás quente e sua transformação em pó. Imagem: ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser

“Quando a estrela ficou muito apagada em fevereiro de 2020, esta foi a menor intensidade desde que as medições começaram, há mais de 150 anos”, explicou Dupree em um comunicado da Harvard & Smithsonian. “O escurecimento era óbvio para todos ao olhar para a constelação de Órion; foi muito estranho, Betelgeuse estava quase desaparecendo.”

Como uma estrela variável semirregular, esse tipo de coisa é esperado, mas não em um grau tão dramático. O escurecimento começou em outubro de 2019, atingindo seu pico em fevereiro deste ano, voltando ao normal em abril. Os ciclos de brilho em Betelgeuse são esperados a cada 420 dias ou mais, mas a luminosidade observada em fevereiro estava em uma baixa histórica.

As explicações para a queda surpreendente na luminosidade incluíam grandes quantidades de poeira nas proximidades da estrela ou uma superfície coberta por manchas gigantescas, semelhantes às manchas solares vistas em nosso sol.

A chave para o novo estudo foram as observações feitas pelo Hubble no final do ano passado, quando o telescópio espacial viu a estrela na luz ultravioleta. Os dados revelaram materiais densos e quentes atravessando a atmosfera da estrela de setembro a novembro, a velocidades que chegavam a 321 mil quilômetros por hora. Como mostra a nova pesquisa, esses dois eventos — o grande arroto gasoso e o escurecimento sem precedentes — provavelmente estão conectados.

“Com o Hubble, observamos anteriormente células de convecção quente na superfície de Betelgeuse e, no começo do segundo semestre de 2019, descobrimos uma grande quantidade de gás quente denso se movendo para fora e atravessando a atmosfera estendida de Betelgeuse”, disse Dupree no comunicado à imprensa. “Achamos que esse gás se resfriou milhões de quilômetros fora da estrela para formar a poeira que bloqueou a parte sul da estrela fotografada em janeiro e fevereiro.”

“O material era duas a quatro vezes mais luminoso do que o brilho normal da estrela. E então, cerca de um mês depois, a parte sul de Betelgeuse esmaeceu visivelmente enquanto a estrela ficava mais fraca”, acrescentou a cientista. “Acreditamos ser possível que uma nuvem escura tenha resultado do fluxo que o Hubble detectou. O Hubble nos dá essa evidência do que teria levado ao escurecimento.”

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Thavisha Dharmawardena, do Instituto Max Planck de Astronomia, descreveu o novo trabalho como interessante, mas ela disse que o debate ainda continua sobre o papel da poeira no escurecimento.

“Os observatórios mais sensíveis à poeira não conseguiram encontrar evidências disso, enquanto o Hubble não fornece nenhuma evidência direta da poeira por si só”, explicou Dharmawardena, que não participou da nova pesquisa, por e-mail.

“Vai levar algum tempo para resolver esses problemas pendentes, mas uma possibilidade de explicar e amarrar todos os dados que temos é que a ejeção do gás denso da parte quente da célula convectiva deixou para trás apenas a parte fria, criando assim um ponto frio na superfície, o que teria levado ao escurecimento”, acrescentou Dharmawardena. “Parece que Betelgeuse ainda não está pronta para entregar todos os seus segredos, e isso mantém os astrônomos em alerta.”

As observações futuras durante um episódio de escurecimento ajudariam a reforçar esta interpretação dos dados, mas os astrônomos não têm certeza se este foi um evento único ou o início de uma nova fase para a supergigante. Fascinantemente, esse escurecimento repentino pode ser um sinal de que Betelgeuse está prestes a explodir, embora, novamente, os astrônomos não possam ter certeza.

“Ninguém sabe como uma estrela se comporta nas semanas antes de explodir, e havia algumas previsões sinistras de que Betelgeuse estava pronta para se tornar uma supernova”, disse Dupree. “Existe a possibilidade, no entanto, de que não exploda enquanto estamos vivos. Quem sabe?”