3479: Telescópio do ESO observa superfície de Betelgeuse a diminuir de brilho

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Com o auxílio do Very Large Telescope do ESO (VLT), os astrónomos capturaram a diminuição de brilho de Betelgeuse, uma estrela super-gigante vermelha localizada na constelação de Orion. As novas imagens da superfície da estrela mostram não apenas a super-gigante vermelha a desvanecer em brilho mas também a variação da sua forma aparente.

Betelgeuse tem sido um farol no céu nocturno para os observadores estelares, no entanto durante o último ano temos assistido a uma diminuição do seu brilho. Nesta altura Betelgeuse apresenta cerca de 36% do seu brilho normal, uma variação considerável, visível até a olho nu. Tanto os entusiastas da astronomia como os cientistas pretendiam descobrir o porquê desta diminuição de brilho sem precedentes.

Uma equipa liderada por Miguel Montargès, astrónomo na KU Leuven, Bélgica, tem estado desde Dezembro a observar a estrela com o Very Large Telescope do ESO, com o objectivo de compreender por que é que esta se está a tornar mais ténue. Entre as primeiras observações da campanha encontra-se uma imagem da superfície de Betelgeuse, obtida no final do ano passado com o instrumento SPHERE.

A equipa tinha também observado a estrela com o SPHERE em Janeiro de 2019, antes da diminuição do seu brilho, dando-nos assim uma imagem do antes e do depois de Betelgeuse. Obtidas no óptico, as imagens destacam as mudanças que ocorreram na estrela, tanto em brilho como em forma aparente.

Muitos entusiastas da astronomia perguntam-se se esta diminuição de brilho da Betelgeuse significará que a estrela está prestes a explodir. Tal como todas as super-gigantes, um dia Betelgeuse transformar-se-á numa super-nova, no entanto os astrónomos não pensam que seja isso que está a acontecer actualmente, tendo formulado outras hipóteses para explicar o que está exactamente a causar as variações em forma e brilho observadas nas imagens SPHERE. “Os dois cenários em que estamos a trabalhar são um arrefecimento da superfície devido a actividade estelar excepcional ou ejecção de poeiras na nossa direcção,” explica Montargès [1]. “Claro que o nosso conhecimento de super-gigantes vermelhas é ainda incompleto e este é um trabalho em curso, por isso podemos ainda ter alguma surpresa.”

Montargès e a sua equipa usaram o VLT instalado no Cerro Paranal, no Chile, para estudar a estrela, a qual se encontra a mais de 700 anos-luz de distância da Terra, e tentar encontrar pistas que apontem para o porquê da diminuição do seu brilho. “O Observatório do Paranal do ESO é uma das poucas infra-estruturas capazes de obter imagens da superfície de Betelgeuse,” diz Montargès. Os instrumentos montados no VLT permitem efectuar observações  desde o visível ao infravermelho médio, o que significa que os astrónomos podem observar tanto a superfície da estrela como o material que a circunda. “Esta é a única maneira de compreendermos o que está a acontecer a esta estrela.”

Outra imagem nova, obtida com o instrumento VISIR montado no VLT, mostra a radiação infravermelha emitida pela poeira que circundava a Betelgeuse em Dezembro de 2019. Estas observações foram realizadas por uma equipa liderada por Pierre Kervella do Observatório de Paris, França, que explicou que o comprimento de onda capturada nesta imagem é semelhante ao detectado por câmaras que detectam calor. As nuvens de poeira, que se assemelham a chamas na imagem VISIR, formam-se quando a estrela lança a sua matéria para o espaço.

“A frase ‘somos todos feitos de poeira estelar’ é algo que ouvimos muito na astronomia popular, mas donde é que vem exactamente esta poeira?” pergunta Emily Cannon, estudante de doutoramento na KU Leuven, que trabalha com imagens SPHERE de super-gigantes vermelhas. “Ao longo das suas vidas, as super-gigantes vermelhas como a Betelgeuse criam e ejectam enormes quantidades de material ainda antes de explodirem sob a forma de super-novas. A tecnologia moderna permite-nos estudar estes objectos, situados a centenas de anos-luz de distância de nós, com um detalhe sem precedentes, dando-nos a oportunidade de desvendar o mistério que dá origem a esta perda de massa.”

Notas

[1] A superfície irregular de Betelgeuse é composta por células convectivas gigantes que se movem, diminuem e aumentam. A estrela apresenta também pulsações, tal como o bater de um coração, variando em brilho periodicamente. Referimo-nos a estas variações de convecção e pulsação em Betelgeuse como actividade estelar.

Informações adicionais

A equipa é composta por Miguel Montargès (Instituto de Astronomia, KU Leuven, Bélgica), Emily Cannon (Instituto de Astronomia, KU Leuven, Bélgica), Pierre Kervella (LESIA, Observatoire de Paris – PSL, França), Eric Lagadec (Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, França), Faustine Cantalloube (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Alemanha), Joel Sánchez Bermúdez (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Cidade do México, México e Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Alemanha), Andrea Dupree (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, EUA), Elsa Huby (LESIA, Observatoire de Paris – PSL, França), Ryan Norris (Georgia State University, EUA), Benjamin Tessore (IPAG, França), Andrea Chiavassa (Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, França), Claudia Paladini (ESO, Chile), Agnès Lèbre (Université de Montpellier, França), Leen Decin (Instituto de Astronomia, KU Leuven, Bélgica), Markus Wittkowski (ESO, Alemanha), Gioia Rau (NASA/GSFC, EUA), Arturo López Ariste (IRAP, França), Stephen Ridgway (NSF’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, EUA), Guy Perrin (LESIA, Observatoire de Paris – PSL, França), Alex de Koter (Instituto Astronómico Anton Pannekoek, Universidade de Amesterdão, Holanda & Instituto de Astronomia, KU Leuven, Bélgica), Xavier Haubois (ESO, Chile).

A imagem VISIR foi obtida no âmbito das observações de demonstração científica NEAR (Near Earths in the AlphaCen Region), o qual é um melhoramento do VISIR e foi implementado como uma experiência com tempo limitado.

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO tem 16 Estados Membros: Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Irlanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, para além do país de acolhimento, o Chile, e a Austrália, um parceiro estratégico. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope e o Interferómetro do Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo, para além de dois telescópios de rastreio: o VISTA, que trabalha no infravermelho, e o VLT Survey Telescope, concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é também um parceiro principal em duas infra-estruturas situadas no Chajnantor, o APEX e o ALMA, o maior projecto astronómico que existe actualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o Extremely Large Telescope (ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

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3476: Os últimos suspiros de uma estrela massiva

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

As super-novas são incrivelmente energéticas; muitas podem ofuscar brevemente uma galáxia inteira.
Crédito: ESO/M. Kornmesser

No que toca à astronomia, Betelgeuse tem sido ultimamente o centro das atenções por parte dos media. A super-gigante vermelha está a chegar ao final da sua vida e, quando uma estrela com mais de 10 vezes a massa do Sol morre, fá-lo de maneira espectacular. Quando o seu brilho caiu recentemente para o valor mais baixo dos últimos cem anos, muitos entusiastas do espaço ficaram excitados com o facto de Betelgeuse se tornar em breve uma super-nova, explodindo numa exibição deslumbrante que poderá ser visível até durante o dia.

Embora a famosa estrela no ombro de Orionte vá provavelmente chegar ao fim da sua vida daqui a algumas dezenas de milhares de anos – meros dias, de um ponto de vista do tempo cósmico – os cientistas continuam a afirmar que a queda de brilho foi devida à pulsação da estrela. O fenómeno é relativamente comum entre as gigantes vermelhas e há décadas que sabemos que Betelgeuse pertence a esse grupo.

Por coincidência, investigadores da Universidade da Califórnia em Santa Barbara já fizeram previsões sobre o brilho da super-nova que resultaria quando uma estrela pulsante como Betelgeuse explodisse.

O estudante de Física Jared Goldberg publicou um estudo juntamente com o professor Lars Bildsten, diretor do KITP (Kavli Institute for Theoretical Physics), e Bill Paxton, também do KITP, no qual detalham como a pulsação de uma estrela afectará a explosão resultante quando esta chegar ao seu fim da sua vida. O artigo foi publicado na revista The Astrophysical Journal.

“Nós queríamos saber como seria se uma estrela pulsante explodisse em diferentes fases da pulsação,” disse Goldberg, investigador da NSF (National Science Foundation). “Os modelos anteriores são mais simples porque não incluem os efeitos das pulsações que dependem do tempo.”

Quando uma estrela do tamanho de Betelgeuse finalmente fica sem material para fundir no seu centro, perde a pressão externa que a impedia de colapsar sob o seu imenso peso. O colapso resultante do núcleo ocorre em meio segundo, muito mais depressa do que a superfície da estrela e as camadas externas inchadas demoram para perceber.

À medida que o núcleo de ferro colapsa os átomos desassociam-se em electrões e protões. Combinam-se para formar neutrões e, no processo, libertam partículas altamente energéticas chamadas neutrinos. Normalmente, os neutrinos interagem muito pouco com a matéria – 100 biliões passam pelo nosso corpo a cada segundo sem uma única colisão. Dito isto, as super-novas estão entre os fenómenos mais poderosos do Universo. Os números e as energias dos neutrinos produzidos no colapso do núcleo são tão imensos que embora apenas uma pequena fracção colida com o material estelar, geralmente é mais do que suficiente para lançar uma onda de choque capaz de fazer explodir a estrela.

Essa explosão resultante atinge as camadas externas da estrela com uma energia estupenda, criando uma explosão que pode ofuscar brevemente uma galáxia inteira. A explosão permanece brilhante durante mais ou menos 100 dias, já que a radiação só pode escapar uma vez que o hidrogénio ionizado se recombina com os electrões perdidos para se tornar neutro novamente. Isto ocorre de fora para dentro, o que significa que os astrónomos conseguem ver cada vez mais profundamente a super-nova com o passar do tempo até que finalmente a luz do centro possa escapar. Nesse ponto, tudo o que resta é o brilho fraco das partículas radioactivas, que podem continuar a brilhar durante anos.

As características de uma super-nova variam com a massa da estrela, com a energia total da explosão e, principalmente, com o seu raio. Isto significa que a pulsação de Betelgeuse complica a previsão de como irá explodir.

Os investigadores descobriram que se a estrela inteira estiver a pulsar em uníssono – como que a “inspirar” e a “expirar” – então a super-nova comportar-se-á como se Betelgeuse fosse uma estrela estática com um determinado raio. No entanto, as diferentes camadas da estrela podem oscilar umas contra as outras: as camadas exteriores podem expandir-se enquanto as camadas intermédias contraem, e vice-versa.

Para o caso de pulsação simples, o modelo da equipa produziu resultados semelhantes aos modelos que não consideravam a pulsação. “Parece uma super-nova de uma estrela maior ou menor em diferentes pontos da pulsação,” explicou Goldberg. “Quando começamos a ter em conta as pulsações mais complicadas, quando há coisas que se movem para dentro ao mesmo tempo que coisas se movem para fora – é que o nosso modelo realmente produz diferenças visíveis,” explicou.

Nestes casos, os cientistas descobriram que à medida que a luz sai das camadas progressivamente mais profundas da explosão, as emissões parecem o resultado de super-novas de estrelas de diferentes tamanhos.

“A luz da parte da estrela que é comprimida é mais fraca,” realçou Goldberg, “exactamente como seria de esperar de uma estrela mais compacta e sem pulsação.” Ao mesmo tempo, a luz de partes da estrela que se expandiam seria mais brilhante, como se viesse de uma estrela maior e não pulsante.”

Astronomia On-line
3 de Março de 2020

 

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3446: Telescópio do ESO observa superfície de Betelgeuse a diminuir de brilho

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Este mosaico de comparação mostra a estrela Betelgeuse antes e depois da diminuição de brilho. As observações obtidas em Janeiro e Dezembro de 2019 com o instrumento SPHERE, montado no Very Large Telescope do ESO, mostram o quanto a estrela desvaneceu e como é que a sua forma aparente variou.
Crédito: ESO/M. Montargès et al.

Com o auxílio do VLT (Very Large Telescope) do ESO, os astrónomos capturaram a diminuição de brilho de Betelgeuse, uma estrela super-gigante vermelha localizada na constelação de Orionte. As novas imagens da superfície da estrela mostram não apenas a super-gigante vermelha a desvanecer em brilho, mas também a variação da sua forma aparente.

Betelgeuse tem sido um farol no céu nocturno para os observadores estelares, no entanto durante o último ano temos assistido a uma diminuição do seu brilho. Nesta altura Betelgeuse apresenta cerca de 36% do seu brilho normal, uma variação considerável, visível até a olho nu. Tanto os entusiastas da astronomia como os cientistas pretendiam descobrir o porquê desta diminuição de brilho sem precedentes.

Uma equipa liderada por Miguel Montargès, astrónomo na KU Leuven, Bélgica, tem estado desde Dezembro a observar a estrela com o VLT do ESO, com o objectivo de compreender porque é que esta se está a tornar mais ténue. Entre as primeiras observações da campanha encontra-se uma imagem da superfície de Betelgeuse, obtida no final do ano passado com o instrumento SPHERE.

A equipa tinha também observado a estrela com o SPHERE em Janeiro de 2019, antes da diminuição do seu brilho, dando-nos assim uma imagem do antes e do depois de Betelgeuse. Obtidas no óptico, as imagens destacam as mudanças que ocorreram na estrela, tanto em brilho como em forma aparente.

Muitos entusiastas da astronomia perguntam-se se esta diminuição de brilho da Betelgeuse significará que a estrela está prestes a explodir. Tal como todas as super-gigantes, um dia Betelgeuse transformar-se-á numa super-nova, no entanto os astrónomos não pensam que seja isso que está a acontecer actualmente, tendo formulado outras hipóteses para explicar o que está exactamente a causar as variações em forma e brilho observadas nas imagens SPHERE. “Os dois cenários em que estamos a trabalhar são um arrefecimento da superfície devido a actividade estelar excepcional ou ejecção de poeiras na nossa direcção,” explica Montargès. “Claro que o nosso conhecimento de super-gigantes vermelhas é ainda incompleto e este é um trabalho em curso, por isso podemos ainda ter alguma surpresa.”

Montargès e a sua equipa usaram o VLT instalado no Cerro Paranal, no Chile, para estudar a estrela, a qual se encontra a mais de 700 anos-luz de distância da Terra, e tentar encontrar pistas que apontem para o porquê da diminuição do seu brilho. “O Observatório do Paranal do ESO é uma das poucas infra-estruturas capazes de obter imagens da superfície de Betelgeuse,” diz Montargès. Os instrumentos montados no VLT permitem efectuar observações desde o visível ao infravermelho médio, o que significa que os astrónomos podem observar tanto a superfície da estrela como o material que a circunda. “Esta é a única maneira de compreendermos o que está a acontecer a esta estrela.”

Outra imagem nova, obtida com o instrumento VISIR montado no VLT, mostra a radiação infravermelha emitida pela poeira que circundava Betelgeuse em Dezembro de 2019. Estas observações foram realizadas por uma equipa liderada por Pierre Kervella do Observatório de Paris, França, que explicou que o comprimento de onda capturado nesta imagem é semelhante ao detectado por câmaras que detectam calor. As nuvens de poeira, que se assemelham a chamas na imagem VISIR, formam-se quando a estrela lança a sua matéria para o espaço.

“A frase ‘somos todos feitos de poeira estelar’ é algo que ouvimos muito na astronomia popular, mas donde é que vem exactamente esta poeira?” pergunta Emily Cannon, estudante de doutoramento na KU Leuven, que trabalha com imagens SPHERE de super-gigantes vermelhas. “Ao longo das suas vidas, as super-gigantes vermelhas como Betelgeuse criam e ejectam enormes quantidades de material ainda antes de explodirem sob a forma de super-novas. A tecnologia moderna permite-nos estudar estes objectos, situados a centenas de anos-luz de distância de nós, com um detalhe sem precedentes, dando-nos a oportunidade de desvendar o mistério que dá origem a esta perda de massa.”

Astronomia On-line
18 de Fevereiro de 2020

 

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3289: Estrela gigante está a “desaparecer” (e pode explodir)

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

ALMA (ESO/NAOJ/ NRAO) / E. O’Gorman / P. Kervella

A super-gigante vermelha Betelgeuse, localizada na constelação de Orión, a 600 anos-luz da Terra, é famosa por ser uma das estrelas mais brilhantes no céu nocturno. Porém, o corpo celeste pode estar a chegar ao fim da sua vida.

A Betelgeuse é verdadeiramente gigante: comparada com o nosso Sol, é aproximadamente 1.400 vezes maior em diâmetro e 1.000 milhões de vezes maior em volume.

A estrela é famosa porque, no dia em que explodir e se tornar uma super-nova, ficará visível durante o dia e, possivelmente, eclipsará a Lua à noite. A última super-nova que foi visível da Terra aconteceu em 1604 — a Super-nova de Kepler —, e foi vista dia e noite durante mais de três semanas.

Nas últimas semanas, Betelgeuse têm-se atenuado significativamente. A actividade incomum da estrela, notável a olho nu, causou uma onda de especulação entre a comunidade astronómica, amadores e profissionais.

Dr David Boyce @DrDavidBoyce

Is #betelgeuse about to go supernova? It has suddenly and rapidly decreased in brightness by a factor of 2 – noticeable to the naked eye.

Observadores de todo o mundo apressaram-se a partilhar as suas opiniões sobre o que poderia estar a acontecer. Algumas pessoas concluíram que poderia ser um sinal de uma explosão iminente e o eventual aparecimento de uma super-nova.

O director do Departamento de Física da Uppingham School, no Reino Unid), David Boyce, escreveu na sua conta no Twitter que a súbita diminuição no brilho da estrela ficou evidente até mesmo para os olhos de um observador geral. O investigador sugeriu que, se estiver prestes a tornar-se uma super-nova, a explosão produzirá “mais energia em apenas algumas horas do que durante os seus milhões de anos de existência”.

O facto de a super-gigante vermelha estar agora mais escuro do que no passado é o que causou especulações de que possa estar prestes a tornar-se uma super-nova. No entanto, nem todos os especialistas concordaram com estas conclusões, de acordo com o EarthSky.

Betelgeuse é uma estrela variável conhecida, cujos aumentos e diminuições no brilho são rastreados há anos por astrónomos amadores e profissionais que trabalham com a Associação Americana de Observadores de Estrelas Variáveis (AAVSO). Estas medidas demonstram que o brilho de Betelgeuse possui diferentes ciclos, ascendente e descendente. Quando os mínimos de cada ciclo se juntam, a estrela pode parecer excepcionalmente fraca, como agora – mas voltar-se-á a acender.

Por essa razão, alguns especialistas enfatizam que é improvável que Betelgeuse tenha a sua grande explosão nos próximos 100 mil anos. Além disso, sugerem que a mudança no brilho da estrela pode ter sido provocado por algum tipo de erupção de gás ou poeira.

Também para Eric Mamajek, da NASA, as probabilidade de tal evento acontecer nas próximas décadas é de apenas 0,1%.

ZAP //

Por ZAP
30 Dezembro, 2019

 

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