As pulsações extremamente lentas e constantes da luz de muitas estrelas gigantes vermelhas podem finalmente ter uma explicação.

Impressão artística de um exoplaneta deixando uma nuvem de poeira. Crédito: Maciej Szyszko

De acordo com uma nova análise, essas misteriosas flutuações de brilho não são causadas por processos internos, afinal, mas por companheiros binários obscurecidos por nuvens de poeira sugadas pelos gigantes moribundos.

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Quando estrelas de massa intermediária baixa de cerca de oito vezes a massa do Sol atingem o crepúsculo de suas vidas, elas passam por algumas mudanças bastante dramáticas.

Quando elas fundem todo o hidrogênio em seus núcleos em hélio, a fusão nuclear cessa e o núcleo começa a se contrair. Isso traz mais hidrogênio para a região imediatamente ao redor do núcleo, formando uma camada de hidrogênio; então, a fusão começa novamente, despejando hélio no núcleo. Isso é chamado de queima de reservatório de hidrogênio.

Durante este tempo, as camadas externas da estrela se expandem  muito. Quando isso eventualmente acontecer com o Sol, por exemplo, ele se expandirá além da órbita da Terra. Este é o ramo gigante vermelho da evolução estelar.

Estrelas gigantes vermelhas costumam ter um pouco de brilho flutuante, em períodos regulares. A estrela gigante vermelha Betelgeuse é um exemplo perfeito disso. Tem vários ciclos de brilho, incluindo um que ocorre ao longo de cerca de 425 dias e outro de cerca de 185 dias. Eles são causados ??por ondas acústicas que saltam dentro da estrela à medida que ela se expande, se contrai e se expande novamente.

O mais longo de seus ciclos é mais misterioso. É o que chamamos de "longo período secundário", e tem 5,9 anos de duração. Nem todas as estrelas gigantes ramificadas têm longos períodos secundários, mas muitas delas têm. Os cientistas detectaram um longo período secundário em cerca de um terço de todas as estrelas gigantes ramificadas conhecidas, esses períodos não podem ser explicados da mesma maneira.

Algumas explicações foram apresentadas para esses zumbidos misteriosos à luz de estrelas moribundas, incluindo um tipo diferente de oscilação interna, atividade magnética ou a presença de um companheiro binário.

Para tentar chegar ao fundo do mistério, uma equipe de astrônomos liderada por Igor Soszynski, da Universidade de Varsóvia, na Polônia, realizou um estudo detalhado de estrelas gigantes vermelhas com longos períodos secundários. A partir dos dados de pesquisa disponíveis, eles compararam observações ópticas e infravermelhas médias de 16.000 dessas estrelas, das quais extraíram cerca de 700 estrelas com uma curva de luz infravermelha bem definida, um gráfico de como a luz muda ao longo do tempo, para uma análise mais detalhada.

Ao comparar as curvas de luz óptica e infravermelha para essas 700 estrelas, algo curioso surgiu. Em ambas as curvas de luz para todas as estrelas, houve um grande mergulho, como esperado, correspondendo aos períodos de escurecimento das estrelas. Mas para cerca de metade das estrelas, houve um segundo mergulho, mais raso, apenas na curva de luz infravermelha, exatamente o oposto do mergulho primário.

Esta, disse a equipe, é uma pista importante. A luz infravermelha média é frequentemente produzida pela poeira, ela absorve a luz das estrelas e a reemite em comprimentos de onda mais longos.

Isso pode explicar perfeitamente o que está acontecendo em torno das estrelas gigantes vermelhas. Se a estrela está sendo orbitada por um companheiro menor que desviou material da estrela e, portanto, está deixando uma longa nuvem de poeira, este companheiro produzirá um mergulho longo e forte na luz das estrelas em todos os comprimentos de onda quando passar entre nós e a estrela.

Então, conforme esse objeto empoeirado se move para o lado da estrela, seremos capazes de ver a luz infravermelha média à medida que a luz das estrelas é absorvida e reemitida. Esta luz infravermelha média irá diminuir quando o companheiro binário se mover para trás da estrela, apenas para brilhar novamente quando o companheiro ressurgir do outro lado.

De acordo com a análise da equipe, as amplitudes das curvas de luz sugerem que a companheira é uma estrela de massa muito baixa ou uma anã marrom. Mas anãs marrons, estrelas que não cresceram o suficiente para serem estrelas, mas cresceram muito para serem planetas, são relativamente raras.

Se as companheiras fossem anãs marrons, disse a equipe, elas poderiam ter começado suas vidas como exoplanetas menores e extraído material dos invólucros externos das estrelas gigantes vermelhas. Isso sugere que a maioria das gigantes vermelhas com longos períodos secundários são orbitados por objetos que costumavam ser exoplanetas.

Por sua vez, disseram os pesquisadores, essa descoberta pode permitir que estrelas gigantes do ramo de longo período secundário sejam usadas como rastreadores para estudar a população planetária da Via Láctea.

- A pesquisa da equipe foi publicada no The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: ScienceAlert