Astrónomos capturaram uma sequência de imagens de uma estrela próxima que rastreia o movimento do gás borbulhante na sua superfície
Os astrónomos observaram pela primeira vez, com detalhe, o movimento de bolhas de gás gigantes na superfície de uma estrela próxima. Essas bolhas sobem e descem, como no interior de um candeeiro de lava.
Estas enormes bolhas de gás quente são 75 vezes maiores do que o Sol e parecem estar a afundar-se no interior da estrela mais rápido do que aquilo que seria esperado, segundo uma equipa de astrónomos da Chalmers University of Technology na Suécia.
As imagens mostram a superfície da estrela R. Doradus, uma estrela gigante vermelha a 180 anos-luz de distância, na constelação Dorado. A estrela tem um diâmetro cerca de 350 vezes maior do que o Sol, o que permite antecipar o futuro do nosso Sol.
Daqui a cerca de cinco mil milhões de anos, o nosso Sol vai tornar-se uma gigante vermelha, inchando e expandindo-se à medida que liberta material e provavelmente evaporando os planetas interiores do sistema solar, embora o destino da Terra permaneça incerto, segundo a NASA.
As observações, feitas com recurso ao Atacama Large Millimeter Array (ALMA), com telescópios no Chile, assinalam a primeira vez que os investigadores rastrearam com tanto detalhe os movimentos na superfície de uma outra estrela que não o Sol.
As conclusões foram publicadas na revista Nature.
“O nosso objetivo era observar o gás na atmosfera à volta da estrela. Esperávamos encontrar sinais de bolhas de ‘convecção’, que se esperava que existissem”, afirma Wouter Vlemmings, o principal autor do estudo, professor de astronomia e física em Chalmers, por email. “Contudo, não esperávamos vê-las com tanto detalhe e sermos mesmo capazes de assistir ao seu movimento”.
Quando as estrelas envelhecem
Vlemmings e os colegas estudam o que acontece às estrelas quando o seu ciclo de vida está próximo do fim.
As estrelas produzem energia dentro dos seus núcleos, através da fusão nuclear, comprimindo átomos de hidrogénio para formar hélio. Este processo aquece a estrela e alimenta-a durante milhares de milhões de anos.
A energia produzida no núcleo pode ser entregue à superfície da estrela através de bolhas de gás enormes e quentes, que depois afundam à medida que arrefecem, tal como acontece num candeeiro de lava.
Este processo, conhecido como convecção, mistura elementos criados no núcleo, tal como carbono e nitrogénio, em toda a estrela, segundo os autores do estudo. A convecção será também o provável causador dos ventos estelares, ventos rápidos que podem levar elementos produzidos pela estrela para o espaço para ajudar a criar novas estrelas e planetas.
Quando a vida de uma estrela acaba, ela fica sem hidrogénio para converter em hélio, fazendo colapsar o seu núcleo. Esta pressão no núcleo também faz aumentar a temperatura da estrela, o que a leva a inchar e a transformar-se numa gigante vermelha, segundo a NASA.
À medida que se aproximam ao fim das suas vidas, as camadas superiores das estrelas explodem. As estrelas, eventualmente, colapsam ou explodem, libertando para o espaço os elementos criados no seu interior.
“Somos todos feitos de ‘poeira de estrelas’. Grande parte do material que nos rodeia é feita nas estrelas”, diz Vlemmings. “Ainda não é clara a forma como esse material é expelido das estrelas mais velhas para ser incorporado em novas estrelas e nos planetas”.
Olhar para as estrelas antigas
A equipa decidiu observar a R. Doradus porque é uma das estrelas mais próximas e das maiores gigantes vermelhas, o que torna a tarefa mais fácil. O telescópio permitiu aos investigadores recolher imagens de alta resolução da superfície da estrela durante um mês.
“A convecção cria uma bela estrutura granular vista, que é vista na superfície do nosso Sol, mas que é difícil de ver em outras estrelas”, diz o coautor do estudo Theo Khouri, investigador em Chalmers, em comunicado. “Com o ALMA, fomos capazes de, pela primeira vez, ver diretamente os grãos convectivos - com um tamanho 75 vezes maior do que o nosso Sol -, mas também de medir quão rápido eles se movem”.
A camada mais externa do Sol, chamada fotosfera, é feita de um gás tão quente que borbulha. A fotosfera do Sol está cheia de milhões de bolhas formadas através de convecção. As bolhas de gás, também conhecidas como grãos convectivos, têm cerca de mil quilómetros de diâmetro e movem-se à velocidade de alguns quilómetros por segundo, sobrevivendo cerca de 10 minutos.
Contudo, as células convectivas na superfície da R. Doradus têm um tamanho superior a 100 milhões de quilómetros, com velocidades de alguns dezenas de quilómetros por segundo, sobrevivendo cerca de um mês.
“Ainda não sabemos qual é a razão para tal diferença. Parece que a convecção muda quando a estrela fica mais velha, de formas que ainda não compreendemos”, diz Vlemmings.
Embora as bolhas de convecção já tenham sido detectadas antes na superfície das estrelas, a nova observação rastrearam o movimento dessas bolhas de uma forma que não era possível anteriormente.
“É espetacular que agora possamos obter imagens diretas dos detalhes da superfície das estrelas que estão tão distantes, observando a física que até agora só era observável no nosso Sol”, diz Behzad Bojnordi Arbab, coautor do estudo e estudante de doutoramento em Chalmers, em comunicado.
O novo estudo inclui observações mais aprofundadas do que aquelas que já existiam, capturando a evolução das bolhas, diz Claudia Paladini, astrónoma associada do Observatório Europeu do Sul, no Chile. Paladini assinou um estudo sobre a observação de bolhas na superfície da estrela Pi1 Gruis. Embora não esteja envolvida na nova investigação, assina um artigo que acompanha o estudo na revista Nature.
“Podemos ver as bolhas a subir, a expandir-se e a desaparecer, tal como acontece no Sol. É impressionante considerando a distância de que falamos”, nota Paladini. “Agora só precisamos de observar mais estrelas destas”.