Algo incomum está acontecendo dentro da enorme atmosfera de Betelgeuse, uma das estrelas mais reconhecidas no céu noturno. Os astrônomos detectaram mudanças sutis na forma da estrela que sugerem que algo está se movendo através de suas camadas externas, perturbando o gás circundante como um visitante invisível fazendo barulho dentro de uma casa. (Falando metaforicamente.) Novas observações apontam para um provável culpado: Siwarha, uma estrela companheira recentemente descoberta que parece estar viajando pela atmosfera de Betelgeuse.
Betelgeuse é uma enorme supergigante vermelha localizada na constelação de Órion, onde forma o famoso ombro do caçador. Embora a estrela tenha fascinado os astrónomos durante gerações, atraiu a atenção mundial no final de 2019 e início de 2020, quando o seu brilho caiu inesperadamente para o nível mais baixo registado em mais de 100 anos. O evento, conhecido como Grande Dimming, levantou questões sobre o que estava acontecendo dentro da estrela envelhecida.
Agora, observações do Karl G. Jansky Very Large Array (NSF VLA) da Fundação Nacional de Ciência dos EUA e do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) revelam que a vasta atmosfera exterior de Betelgeuse regressou em grande parte ao normal. O mais intrigante é que as medições fornecem novas evidências de que uma estrela companheira próxima está perturbando fisicamente a atmosfera da estrela gigante.
A pesquisa foi liderada pela Dra. Lynn D. Matthews, principal pesquisadora e diretora assistente do MIT Haystack Observatory, trabalhando com cientistas do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, a Universidade de Manchester e o Observatório Europeu do Sul. A equipe analisou observações coletadas entre 2021 e 2026 em sete frequências de rádio variando de 22 GHz a 485 GHz.
Diferentes frequências de rádio permitem aos astrônomos examinar diferentes profundidades na atmosfera de uma estrela. Ao combinar as observações de ambos os telescópios, os investigadores reconstruíram a estrutura das camadas exteriores de Betelgeuse, começando logo acima da sua superfície visível e estendendo-se para fora até várias vezes o seu raio.
“Foi a combinação dos dados incríveis do NSF VLA e do ALMA que nos deu um resultado convincente aqui”, disse Matthews. “O facto de podermos utilizar estas instalações para realmente resolver os discos de estrelas próximas é espantoso.”
Betelgeuse se recupera de seu misterioso grande escurecimento
As medições mais recentes também ajudam os cientistas a compreender como Betelgeuse mudou desde o seu extraordinário episódio de desaparecimento. Vários meses antes do Grande Dimming (quando Betelgeuse ejectou mil milhões de toneladas de material solar, bloqueando parcialmente a nossa visão), uma investigação anterior liderada por Matthews detectou temperaturas invulgarmente baixas na atmosfera da estrela em comprimentos de onda de rádio.
Na época, os pesquisadores sugeriram que a convecção turbulenta nas profundezas de Betelgeuse pode ter gerado uma onda de choque que viajou para fora e interrompeu o gás circundante. Essa perturbação pode ter ajudado a desencadear a enorme libertação de material que mais tarde formou poeira e obscureceu parte da luz da estrela.
As novas observações indicam que desde então a atmosfera aqueceu a temperaturas mais típicas de Betelgeuse. A uma distância de aproximadamente 2,7 vezes o raio da estrela, o gás tem agora uma temperatura de brilho medida de cerca de 3.500 Kelvin (comparável à temperatura da superfície de Betelgeuse).
Astrônomos descobrem uma camada atmosférica inesperadamente fria
Os investigadores também confirmaram uma característica que os cientistas suspeitavam existir há anos: uma região de gás invulgarmente frio entre a superfície visível de Betelgeuse e a sua camada atmosférica superior, conhecida como cromosfera.
Usando o ALMA nas suas frequências mais altas observadas, a equipa foi capaz de sondar mais perto da superfície da estrela do que as medições de rádio anteriores tinham permitido. Os resultados revelaram temperaturas caindo para aproximadamente 2.200 Kelvin, mais de 1.000 graus abaixo da temperatura da superfície visível, ou fotosfera.
Esta região fria corresponde à “MOLsphere”, uma camada que contém gás molecular que os astrónomos identificaram anteriormente principalmente através de observações infravermelhas. As novas medições de rádio fornecem um exame muito mais direto desta parte indescritível da atmosfera de Betelgeuse e confirmam a há muito suspeitada “temperatura mínima”.
Uma estrela companheira oculta pode estar distorcendo Betelgeuse
Uma das descobertas mais intrigantes envolve Siwarha, a estrela menor que se acredita orbitar extremamente perto de Betelgeuse. Os astrónomos propuseram pela primeira vez a existência da companheira em 2024 como uma possível explicação para um ciclo intrigante em que o brilho de Betelgeuse muda aproximadamente a cada 2.100 dias. Imagens diretas subsequentes e observações espectroscópicas forneceram suporte adicional para a existência do companheiro.
O nome Siwarha reflete a sua relação com Betelgeuse. O nome da estrela gigante vem da expressão árabe que significa “a mão de al-Jawza”, enquanto Siwarha significa “sua pulseira”.
Ao contrário de um planeta ou estrela que viaja para longe do seu hospedeiro, acredita-se que Siwarha segue uma órbita que o leva diretamente através da extensa atmosfera de Betelgeuse. Sua distância orbital estimada é apenas duas vezes o raio da supergigante vermelha.
“Esta companheira orbita tão perto da estrela que na verdade passa pela sua extensa atmosfera”, explicou Matthews.
À medida que Siwarha se move ao longo de sua órbita, ele pode empurrar o gás circundante como um barco rápido cortando a água. A esteira resultante poderá perturbar a atmosfera, produzindo alterações que os astrónomos podem detectar, mesmo que a própria estrela mais pequena permaneça invisível nas observações de rádio.
Na verdade, os investigadores calcularam que Siwarha é provavelmente dezenas a centenas de vezes demasiado fraco para ser detectado diretamente com as medições de rádio que recolheram. Em vez disso, procuraram evidências indirectas da sua presença, estudando a forma da atmosfera de Betelgeuse.
A mudança de forma de Betelgeuse revela novas pistas
Os cientistas descobriram que Betelgeuse nem sempre parece perfeitamente redonda nos comprimentos de onda do rádio. Sua atmosfera às vezes desenvolve uma aparência oval ligeiramente esticada, e o momento dessas mudanças parece corresponder à posição esperada de Siwarha.
Para investigar esta ligação, a equipa mediu o afastamento da atmosfera de uma forma circular (“elipticidade”) através de observações feitas em momentos diferentes.
Eles descobriram que Betelgeuse tende a parecer mais alongada quando se espera que Siwarha esteja em sua maior separação aparente da estrela gigante. Quando se prevê que a companheira passará na frente ou atrás de Betelgeuse, da nossa perspectiva, a atmosfera parece mais redonda.
Esta relação fornece evidências convincentes de que a estrela mais pequena pode estar a influenciar a forma das camadas exteriores de Betelgeuse através da gravidade e da sua passagem física através do gás.
O efeito é semelhante ao notar ondulações se espalhando por um lago sem ser capaz de ver o que as causou. Embora Siwarha permaneça demasiado ténue para ser identificada diretamente nos comprimentos de onda do rádio, a mudança na forma da atmosfera de Betelgeuse pode revelar o seu movimento em torno da estrela maior.
Observações futuras poderão revelar mais sobre Betelgeuse
Apesar dos resultados promissores, os astrónomos sublinham que são necessárias observações adicionais para confirmar a ligação entre a órbita de Siwarha e as distorções atmosféricas. Medições que cobrem uma maior parte do ciclo orbital da companheira, particularmente em frequências de rádio que ainda não foram estudadas extensivamente, poderiam ajudar a estabelecer a intensidade com que a estrela mais pequena afecta Betelgeuse.
Instrumentos mais avançados poderão eventualmente fornecer uma imagem ainda mais clara. Espera-se que o Next Generation Very Large Array, um observatório atualmente em desenvolvimento, torne muito mais fáceis estudos detalhados de estrelas próximas e suas atmosferas.
Tais observações poderão revelar não só como as estrelas companheiras influenciam as suas vizinhas massivas, mas também como as supergigantes vermelhas envelhecidas perdem material à medida que se aproximam da fase final das suas vidas. A compreensão destas interações pode ajudar os astrónomos a explicar melhor os complicados processos que moldam a evolução de estrelas enormes como Betelgeuse.
As descobertas foram publicadas em O Jornal Astronômico num artigo intitulado “Novas Observações Espacialmente Resolvidas de Betelgeuse do VLA e ALMA: Evidência de Perturbações Atmosféricas de um Companheiro Próximo.”
Fonte: ScienceDaily
