É oficial: Betelgeuse pegou um resfriado e espirrou.

Quando Betelgeuse, uma estrela laranja brilhante na constelação de Orion, tornou-se visivelmente mais escura no final de 2019 e no início de 2020, a comunidade astronômica ficou intrigada. 

Uma equipa de astrônomos publicou agora novas imagens da superfície da estrela, tiradas com o Very Large Telescope do European Southern Observatory (ESO's VLT), que mostram claramente como o seu brilho mudou. A nova pesquisa revela que a estrela foi parcialmente oculta por uma nuvem de poeira, uma descoberta que resolve o mistério do “Grande escurecimento” de Betelgeuse.

Imagens do VLT mostrando as mudanças de brilho de Betelgeuse. Crédito da imagem: ESO/M. Montargès et al.

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A causa da misteriosa queda de brilho da estrela foi causada por uma nuvem gigante de poeira, ejetada da supergigante vermelha, mas ela só pôde fazer isso porque a mudança de temperatura da estrela o permitiu.

O Grande Escurecimento de Betelgeuse, como o evento passou a ser conhecido, confundiu os astrônomos. A estrela, geralmente uma das mais brilhantes no céu, começou a escurecer em setembro de 2019. Em fevereiro de 2020, ela havia diminuído em 35 por cento, comportamento nunca antes observado.

Imagens da superfície da estrela tiradas durante o evento usando o Very Large Telescope do European Southern Observatory mostram claramente as mudanças no brilho de Betelgeuse. Com esses novos dados, dizem os astrônomos, um espirro de gás condensando em poeira devido ao resfriamento da superfície é realmente a melhor explicação que se encaixa.

Isso é tremendamente empolgante, porque pode nos ajudar a entender um processo que há muito é um mistério: como estrelas massivas ejetam sua massa antes de se tornarem supernovas e semear o Universo com elementos pesados.

"Testemunhamos diretamente a formação da chamada poeira estelar", disse o astrofísico Miguel Montargès, do Observatoire de Paris, na França, e KU Leuven, na Bélgica.

Quando os astrônomos estavam observando o Grande Escurecimento, havia dois contendores principais quanto à sua causa: resfriamento da superfície estelar ou uma nuvem de poeira ejetada pela estrela quando ela sofre perda de massa.

Gigantes vermelhas como Betelgeuse são instáveis. É o estágio da vida crepuscular para estrelas realmente pesadas, entre cerca de 8 e 35 vezes a massa do Sol. Essas estrelas quentes queimam muito e têm vida útil relativamente curta; Acredita-se que Betelgeuse tenha apenas 8 a 8,5 milhões de anos, e sua sequência principal de dias foi feita há cerca de 1 milhão de anos (o Sol tem cerca de 4,6 bilhões de anos e está apenas na metade de sua vida).

Betelgeuse se transformou em uma supergigante vermelha há cerca de 40.000 anos. Agora, a estrela está sem hidrogênio em seu núcleo e está fundindo hélio em carbono e oxigênio. O núcleo da estrela também se contraiu, o que traz mais hidrogênio para a região imediatamente ao redor do núcleo, formando uma camada de hidrogênio; esta camada de hidrogênio se funde em hélio, que é então despejado no núcleo para alimentar a fusão de hélio.

Eventualmente, a estrela chegará a um ponto em que seu núcleo tem calor e pressão insuficientes para continuar fundindo elementos, e se tornará uma supernova, tornando-se uma estrela de nêutrons ou um buraco negro. Isso não vai acontecer por algum tempo, no entanto.

Mas, antes que estrelas como essas se transformem em supernovas, elas ejetam massa no espaço circundante, espalhando em torno todos os elementos pesados que fundiram em seus núcleos. Este processo é mal compreendido.

"Um dos principais mistérios sobre estrelas supergigantes vermelhas é que não sabemos como sua perda de massa é desencadeada", disse Montargès.

“Sabemos que está acontecendo, mas não entendemos o mecanismo que permite que o material deixe a fotosfera da estrela. Aqui podemos ter testemunhado um episódio de perda de massa mais intensa de Betelgeuse, ou talvez o mecanismo regular. Na verdade, poderia estar perdendo sua massa o tempo todo assim, mas apenas em outras direções, não causando qualquer escurecimento."

De acordo com uma análise anterior realizada com imagens do Telescópio Espacial Hubble, uma nuvem de poeira parecia provável. Com as imagens do VLT, Montargès e sua equipe puderam expandir isso.

Como Betelgeuse é tão grande e está tão perto da Terra (a medição mais recente a coloca a 548 anos-luz de distância, colocando o tamanho da estrela em 764 vezes a do Sol), ela aparece como um disco através de um telescópio. Isso significa que o VLT foi capaz de mostrar claramente que o escurecimento estava localizado no hemisfério sul da estrela.

Usando a modelagem, Montargès e sua equipe exploraram as possibilidades. Seus resultados sugeriram que a queda no brilho foi o resultado do resfriamento e da poeira. De acordo com suas descobertas, uma bolha de gás foi ejetada por Betelgeuse algum tempo antes do escurecimento; isso foi observado pelo Hubble.

"Com o Hubble, pudemos ver o material conforme ele deixava a superfície da estrela e se movia pela atmosfera, antes que a poeira se formasse, que fez a estrela parecer escurecer", disse a astrofísica Andrea Dupree, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, que trabalhou em ambos os papers.

Mais tarde, quando um pedaço da fotosfera da estrela esfriou no lugar certo, a queda na temperatura foi suficiente para alguns dos elementos vaporosos da bolha, como o silício, condensar e endurecer em grãos de poeira. Foi essa nuvem de poeira que obscureceu a luz da estrela.

A equipe espera que esta informação os ajude a encontrar sinais de perda de massa semelhante em outras estrelas gigantes vermelhas. Nesse ínterim, escurecendo ou não, o brilho não foi embora de Betelgeuse. A estrela surpreendeu a todos, e os astrônomos continuarão a observá-la em busca de sinais de outro comportamento estranho.

"Há muito tempo que desejo testemunhar um evento de perda de massa de uma supergigante vermelha. Aqui vemos na linha de visão (causando um escurecimento) e acontece na supergigante vermelha mais famosa de todas: Betelgeuse. Eu ainda não posso acreditar", disse Montargès.

"Mas a parte mais emocionante foi ficar do lado de fora no inverno 2019-2020 e ver a estrela tão fraca em comparação com Rigel. Quantas vezes podemos ver uma estrela mudar tanto de aparência? Foi um privilégio testemunhar."

A pesquisa foi publicada em Nature.

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Referência:

MONTARGÈS, Miguel. Mystery of Betelgeuse’s dip in brightness solved. ESO, 16, jun. 2021. Disponível em: <https://www.eso.org/public/news/eso2109/>. Acesso em: 16, jun. 2021.

STARR, Michelle. The Mystery of Betelgeuse's Great Dimming Has Officially Been Solved!. Science Alert, 16, jun. 2021. Disponível em: <https://www.sciencealert.com/the-mystery-of-betegeuse-s-great-dimming-has-been-solved>. Acesso em: 16, jun 2021.