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Um satélite meteorológico ajudou a explicar por que a estrela supergigante vermelha Betelgeuse experimentou um escurecimento sem precedentes em 2019-2020.
Suas descobertas corroboram estudos anteriores que concluíram que o escurecimento era consequência de um ponto de temperatura mais baixa na estrela, o que reduzia o calor que ia para uma nuvem de gás próxima. Isso, acreditam os astrônomos, permitiu que a nuvem esfriasse e se condensasse em poeira que bloqueava parte da luz de Betelgeuse.
Como uma estrela variável, a vizinha Betelgeuse normalmente flutua em brilho, mas em outubro de 2019 começou a ficar mais fraca do que nunca. Isso levou à especulação de que pode explodir em uma supernova. No final de fevereiro de 2020, no entanto, Betelgeuse havia retornado à sua faixa normal de brilho, deixando os astrônomos coçando a cabeça sobre o que havia causado a queda extrema na luminosidade.
Teorias rivais
Duas teorias rivais surgiram para a redução da luz. Um envolve o desenvolvimento de uma grande célula convectiva na estrela que era mais fria (e mais escura) do que o resto da superfície de Betelgeuse. A outra teoria envolve o obscurecimento parcial da estrela por uma nuvem de poeira. No entanto, nenhuma teoria por si só poderia explicar o escurecimento da estrela.
Então, em 2021, uma equipe liderada por Miguel Montargens do Observatoire de Paris na França propôs, com base em observações com o ESFERA (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) no Very Large Telescope no Chile, que o escurecimento envolve tanto uma célula convectiva quanto uma poeira obscurecedora.
Agora, um grupo de astrônomos e meteorologistas, liderados por Daisuke Taniguchi da Universidade de Tóquio, encontrou evidências de apoio para esta dupla explicação - tudo graças às observações casuais de um satélite meteorológico japonês, Himawara-8.
Fundo estelar
O satélite foi lançado em 2014 e está em órbita geoestacionária 35,786 km acima do Pacífico ocidental. Ele tira fotos de toda a Terra em uma infinidade de comprimentos de onda infravermelhos, e estrelas como Betelgeuse são visíveis no fundo.
“Honestamente, este projeto começou no Twitter”, explica Taniguchi, lembrando como viu um tweet descrevendo como a Lua é visível no fundo das imagens tiradas pelo Himawari-8. Ele e seus colaboradores perceberam então que Himawari-8 também tinha uma visão constante de Betelgeuse ao longo de quatro anos até 2017.
As observações diárias de Betelgeuse do Himawari-8 eram uma vantagem sobre todos os outros telescópios, que só podiam monitorar Betelgeuse algumas vezes. Himawari-8 pode até observar a estrela durante o verão, quando a estrela está muito perto do Sol para observações de comprimento de onda visível. O satélite revelou que a própria estrela esfriou 140°C. Isso foi suficiente para reduzir o aquecimento irradiativo para uma nuvem de gás quente próxima, fazendo com que a nuvem esfriasse e se condensasse em poeira obscurecedora que é detectável em comprimentos de onda do infravermelho médio. A equipe de Taniguchi calcula que tanto o resfriamento da estrela quanto a formação da nuvem de poeira contribuíram quase igualmente para o que os astrônomos chamam de “Grande Escurecimento”.
“Lindo resultado”
“É realmente um belo resultado”, diz Montargès, que não esteve envolvido nesta última pesquisa. “O método que eles usam é muito original.”
As observações do Himawari-8 também sugerem que algo estava acontecendo com a estrutura atmosférica de Betelgeuse 10 meses antes do escurecimento. Moléculas de água na estrela que normalmente criariam linhas de absorção no espectro da estrela de repente mudaram para formar linhas de emissão, indicando que algo as havia energizado.
Embora não haja provas concretas do que aconteceu, Taniguchi especula que “uma pulsação irregular pode ter levado à queda de temperatura na superfície da estrela e à ocorrência de uma onda de choque que pode ejetar uma nuvem de gás da estrela”. Essa onda de choque pode ter passado pela nuvem, instigando a transição observada da absorção para a emissão de linhas espectrais notáveis.
Montargès concorda que esta parece ser uma ideia razoável. De fato, ele argumenta que as células de convecção borbulhando na superfície da estrela, chamadas de fotosfera, são a única explicação plausível.
Atividade fotosférica
“A nuvem de gás só pode se originar da fotosfera e a única atividade fotosférica que detectamos vem da convecção, o poderoso movimento do gás”, diz ele.
É muito cedo para dizer se este é um comportamento normal para uma estrela supergigante vermelha como Betelgeuse. Montargès alude a outro possível evento de escurecimento na década de 1940, mas em mais de dois séculos de monitoramento de Betelgeuse e outras supergigantes vermelhas, nada como o Grande Escurecimento foi visto. Pode ser que tais eventos tenham acontecido em outras supergigantes vermelhas, apenas para que os tenhamos perdido devido à sua duração relativamente curta.
Novas evidências apoiam a teoria da mancha escura para o 'Grande escurecimento' de Betelgeuse
“Antes de concluir que é um comportamento comum para essa classe de estrelas, precisamos observá-lo em outros lugares”, diz Montargès.
Enquanto isso, Taniguchi e seus colegas estão fazendo pleno uso do Himawari-8 para monitorar outras estrelas. Eles iniciaram novos projetos para fazer um catálogo da variabilidade de estrelas envelhecidas na luz infravermelha, bem como buscar novas classes de objetos que são variáveis em comprimentos de onda infravermelhos.
“Todos esses projetos usam o mesmo satélite, Himawari-8”, diz Taniguchi. “Espero que alguns outros cientistas também iniciem seus próprios projetos usando Himawari-8 ou outros satélites meteorológicos.”
A pesquisa é descrita em Astronomia da Natureza.
