Betelgeuse está prestes a explodir?

Há meses temos notado uma queda no brilho da estrela Betelgeuse, a Alfa Orionis, cuja classificação indica ser ela a estrela mais brilhante na constelação de Órion, (o caçador)- a constelação mais querida para os iniciantes em astronomia . Generosa e majestosa a constelação pode ser facilmente vista nos dois hemisférios, além disso, abriga aquelas três estrelinhas que no Brasil chamamos de 3 Marias, conhecidas como o cinturão de Órion,onde se encontra uma linda nebulosa: M42, magnífico berçário de estrelas (Nebulosa de Orion.)

No dia 25 de dezembro estimei Betelgeuse em 1.4 de magnitude (dados lançados na AAVSO) , valor bem raro para Betelgeuse que costuma estar entre as estrelas mais brilhantes do céu, com magnitudes em torno de 0,5 a 1,0. 

Como  é uma super gigante e variável, é normal que sofra mudanças em sua magnitude aparente, mas há muito tempo não apresentava uma queda tão grande. Assim, logo surgiram rumores e torcida para que essas alterações fossem um indício de que a estrela esteja prestes a explodir em uma supernova.

Bem, na verdade isso é bem pouco provável. Mais uma vez uso Ethan Siegel para explicar porquê. O texto é uma aula sobre Betelgeuse.

O texto foi traduzido integralmente e adaptado para o português brasileiro, as imagens são do artigo original, que pode ser acessado aqui

Obs: Ethan usa termos como “queimar” e “ferver”, entre outros para fins didáticos.

Ethan Siegel (Revista Forbes e site Starts with a Bang)

A constelação de Orion, juntamente com o grande complexo de nuvens moleculares e incluindo suas estrelas mais brilhantes. Betelgeuse, a super gigante vermelha brilhante nas proximidades, é a candidata à supernova mais próxima da Terra, mostrada em luz visível no canto inferior esquerdo. ROGELIO BERNAL ANDREO

Quando você olha as estrelas no céu noturno, elas geralmente parecem iguais independentemente do tempo. Apenas um pequeno número de estrelas parece mudar nas escalas de tempo humanas, pois a maioria das estrelas queima seu combustível de maneira muito estável, com quase nenhuma variação em seu brilho contínuo. As poucas estrelas que parecem mudar são intrinsecamente variáveis, são membros de sistemas multi-estelares ou passam por uma enorme mudança evolutiva.

Quando estrelas muito grandes chegam perto do fim de suas vidas, elas começam a variar tremendamente e o fazem com irregularidades significativas. Em um momento crítico, a maioria dessas estrelas fica sem combustível nuclear que sustenta seus núcleos contra o colapso, e a implosão resultante leva a um cataclismo descontrolado: uma supernova de colapso do núcleo. Betelgeuse, cuja variabilidade se intensificou de maneira inovadora nos últimos dias, está prestes a explodir? Aqui está o que os astrônomos sabem até agora.

O buraco negro no centro da Via Láctea deve ser comparável em tamanho à extensão física da estrela gigante vermelha Betelgeuse: maior que a extensão da órbita de Júpiter em torno do Sol. Betelgeuse foi a primeira estrela além do nosso Sol a ser resolvida como mais do que um ponto de luz. A. DUPREE (CFA), R. GILLILAND (STSCI), NASA

A última vez que nossa espécie testemunhou uma supernova de dentro de nossa própria galáxia a olho nu, foi no ano de 1604. Um novo ponto de luz no céu apareceu de repente, iluminou-se e brilhou rapidamente por todas as estrelas antes de desaparecer lentamente. Este não foi o primeiro evento desse tipo, pois as supernovas anteriores haviam iluminado os céus da Terra como este em 1572, 1054 e 1006, entre outros.

Mas todas essas supernovas ocorreram a partir de estrelas a milhares de anos-luz de distância, com a explosão de Kepler em 1604 remontando a um remanescente estelar localizada a cerca de 20.000 anos-luz na Via Láctea. De todas as estrelas que vemos no céu noturno, um membro brilhante se destaca como a possibilidade mais fascinante como a próxima supernova da nossa galáxia: Betelgeuse, uma das dez estrelas mais brilhantes do céu, localizada a apenas 640 anos-luz de distância.

A impressão artística mostra a estrela super gigante Betelgeuse como foi revelada graças a diferentes técnicas de ponta no Very Large Telescope (VLT) do ESO, que permitiram que duas equipes independentes de astrônomos obtivessem as  imagens mais nítidas já conseguidas da estrela super gigante Betelgeuse . Eles mostram que a estrela tem uma vasta nuvem de gás quase tão grande quanto o nosso Sistema Solar e uma bolha gigantesca fervendo em sua superfície. ESO / L. CALÇADA

Betelgeuse, mais conhecida como a estrela brilhante vermelha  “ombro”  na constelação de Órion, é um dos objetos mais notáveis em toda a astronomia. É uma estrela super gigante vermelha: vermelha por causa de suas baixas temperaturas superficiais, super gigante porque seu raio é tão grande que – se substituísse o Sol em nosso Sistema Solar – engoliria as órbitas de Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, o cinturão de asteroides, e possivelmente até Júpiter! Em termos de tamanho físico, é aproximadamente 900 vezes o raio e 700 milhões de vezes o volume do nosso Sol.

Betelgeuse é tão grande e tão próxima que foi a primeira estrela além do nosso Sol a ser resolvida como mais do que uma fonte pontual. Mas talvez sua propriedade mais fascinante seja o fato de Betelgeuse ser uma estrela variável pulsante, o que significa que seu diâmetro e brilho mudam com o tempo.

Uma imagem de rádio da enorme estrela Betelgeuse, com a extensão do disco óptico sobreposta. Esta é uma das poucas estrelas resolvíveis como mais do que uma fonte pontual vista da Terra. NRAO / AUI E J. LIM, C. CARILLI, S.M. WHITE, A.J. BEASLEY E R.G. MARSON

Com aproximadamente 20 vezes a massa do nosso Sol, há poucas dúvidas de que Betelgeuse está caminhando para se tornar uma supernova. Betelgeuse provavelmente foi formada no grande complexo de nuvens moleculares de Orion muito recentemente em escalas cósmicas: nos últimos 10 milhões de anos. Ele já terminou de queimar todo o combustível de hidrogênio em seu núcleo e passou para o próximo elemento, o hélio, que funde em carbono.

Talvez, ironicamente, o núcleo do Betelgeuse agora seja muito menor do que quando fundia hidrogênio, pois se contraía e esquentava tremendamente para começar a fundir hélio. As camadas externas, com esse aumento da pressão de radiação, se expandiram e esfriaram tremendamente. A uma temperatura superficial de apenas 3500 K, quase metade da temperatura da fotosfera do Sol, apenas 13% da produção de energia de Betelgeuse é detectável aos olhos humanos. Se pudéssemos ver todo o espectro eletromagnético da nossa perspectiva, Betelgeuse superaria todas as estrelas do Universo, exceto o nosso Sol.

Três das principais estrelas de Orion (Betelgeuse, Meissa e Bellatrix), reveladas no infravermelho. Na luz infravermelha, Betelgeuse (canto inferior esquerdo) é a estrela mais brilhante no céu noturno. NASA / WISE

Não temos certeza se Betelgeuse está fundindo exclusivamente hélio em seu núcleo ou se o interior se contraiu ainda mais e agora está fundindo carbono. Enquanto a fase de fusão do hélio dura por prazos de aproximadamente 100.000 anos, a fusão de carbono dura apenas centenas. Infelizmente, a única assinatura que nos daria uma visão infalível de quais processos estão ocorrendo no núcleo – as emissões de neutrinos – são muito fracas para serem vistas a 640 anos-luz de distância.

Tudo o que podemos observar, quando se trata de Betelgeuse no presente, é o que está ocorrendo em suas camadas mais externas. Quando olhamos para lá, o que vemos é notável: está constantemente perdendo massa, pulsando, expelindo as camadas mais externas e mudando ao longo do tempo, tanto no brilho aparente quanto na vermelhidão.

Nebulosa de matéria expelida criada em torno de Betelgeuse, que, em escala, é mostrada no círculo vermelho interior. Essa estrutura, semelhante a chamas, que emanam da estrela, se forma porque a gigante está lançando seu material no espaço. As emissões estendidas vão além do equivalente à órbita de Netuno ao redor do Sol. ESO / P. KERVELLA

Recentemente, nas últimas semanas, seu brilho caiu tremendamente, eliminando-o das 10 principais estrelas mais brilhantes pela primeira vez em muitos anos. Essa diminuição levou muitos a suspeitar que uma supernova pode ser iminente, mas isso é extremamente improvável. A história é simples, direta, mas não conhecida pela maioria das pessoas, com exceção dos astrônomos profissionais.

O principal argumento é o seguinte: o que acontece nas camadas externas de uma estrela super gigante não tem muita relação com os processos que estão ocorrendo no núcleo interno de uma estrela super gigante. Ao examinar estrelas variáveis em geral, você pode pensar que a pulsação / variabilidade que você vê é porque algum processo que está mudando no núcleo está se propagando para a superfície, mas esse geralmente não é o caso. Em vez disso, existem enormes células convectivas nas camadas externas da estrela, e as mudanças são mais do que capazes de causar essa queda de brilho.

Um século de observações de Betelgeuse, com magnitudes visuais (pontos pretos) e banda V (verde … [+] AAVSO / LAUTARO VERGARA

Na verdade, se você olhar para além da década anterior e voltar para o século passado, verá que Betelgeuse teve seu brilho enfraquecido assim muitas e muitas vezes no passado. Se você olhar além da fotosfera da própria estrela, verá que há enormes emissões de rádio que revelam a presença de gás expelido além de onde a órbita de Netuno está ao redor do Sol.

Eventos de diminuição de brilho semelhantes já ocorreram antes, reduzindo o brilho da Betelgeuse abaixo mesmo do que está atualmente. Mas não se vê um evento assim ocorrer tão intensa e rapidamente desde antes do século passado. É improvável que seja a assinatura de uma supernova iminente, mas temos que lembrar que desde o advento da astronomia moderna, nunca vimos uma estrela próxima na preparação para se tornar uma supernova. Haja detonação prestes a acontecer ou não, algo fascinante está realmente ocorrendo.

Essa simulação da superfície de uma super gigante vermelha, acelerada para exibir um ano inteiro de evolução em apenas alguns segundos, mostra como uma super gigante vermelha “normal” evolui durante um período relativamente calmo, sem alterações perceptíveis em seus processos interiores. A enormidade de sua superfície e a volatilidade das tênues camadas externas levam a uma tremenda variabilidade em prazos curtos, mas irregulares. BERND FREYTAG COM SUSANNE HÖFNER E SOFIE LILJEGREN

O que não está em debate é o quão verdadeiramente notáveis são os processos em jogo aqui. Somente no nosso Sol, o tamanho das células convectivas que encontramos são maiores que a América do Norte, com manchas solares frequentemente excedendo o tamanho da Terra. Na superfície de uma super gigante vermelha – milhares de vezes maior que o nosso Sol – pode haver apenas um punhado de células convectivas por completo, fazendo com que pareça, de acordo com a astrônoma Emily Levesque, uma “estrela ameba” estranha, gigante e fervente, “como simulado acima.

Nossos mapas astronômicos reais de Betelgeuse ainda não conseguem atingir esse tipo de resolução, mas ainda podem revelar as seguintes propriedades de Betelgeuse:

• sua forma irregular,
• sua temperatura desigual e não uniforme,
• pontos quentes localizados,
• e até plumas fracas de ejeções iluminadas perto da própria fotosfera.

 

Este bolha de aparência laranja é na verdade o mapa de mais alta resolução da fotosfera da super gigante vermelha Betelgeuse já construída. A imagem foi montada pelo ALMA, uma grande variedade de radiotelescópios, e mostra muitas propriedades de Betelgeuse, incluindo sua assimetria, plumas e um enorme ponto quente que é aproximadamente o tamanho da órbita de Marte ao redor do Sol. ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / E. O’GORMAN / P. KERVELLA

A oportunidade de estudar de perto uma super gigante vermelha, que está prestes a se tornar uma supernova em breve (pelo menos nas escalas de tempo astronômicas), nunca havia ocorrido assim antes. A apenas 640 anos-luz de distância, Betelgeuse poderia ter se tornado uma supernova a qualquer momento desde o século 14 e esse sinal ainda não teria chegado aqui na Terra.

Quando essa supernova realmente ocorrer, no entanto, ganharemos um verdadeiro presente. A reação de fusão descontrolada que ocorre nos últimos instantes da vida da estrela gerará neutrinos que devem levar a milhões de eventos detectados aqui em nossos detectores terrestres de neutrinos. A estrela brilhará a ponto de rivalizar ou até mesmo exceder o brilho da Lua cheia, lançando sombras brilhantes à noite e sendo claramente visível durante o dia por mais de um ano.

A constelação de Órion, como pareceria (vista no hemisfério norte) se Betelgeuse se tornasse uma supernova em um futuro muito próximo. A estrela brilharia quase tão intensamente quanto a lua cheia. USUÁRIO WIKIMEDIA COMMONS HENRYKUS / CELESTIInsira uma legenda

Infelizmente, porém, a questão chave de exatamente quando Betelgeuse vai se tornar uma supernova é aquela em que não estamos nem próximos de ter uma resposta. Até que possamos medir os processos que ocorrem no núcleo da estrela, o que exigiria um telescópio de neutrinos muito mais poderoso do que todos os observatórios de neutrinos da Terra juntos, não podemos saber quais elementos estão sendo fundidos dentro dela.

No momento, nossos melhores modelos são consistentes com a queima de hélio, em vez de qualquer outros elementos mais pesados, indicando que temos pelo menos centenas de anos – e possivelmente centenas de milhares – até que a inevitável supernova finalmente detone. Porém, se você não conferiu a constelação de Orion recentemente, dê uma boa olhada e observe quanto  a vermelha Betelgeuse está brilhando  mais fraco do  que a azul Rigel , um distanciamento severo de sua última década de aparições. Uma supernova pode não ser iminente, mas com certeza é fascinante de assistir e esperar!