A melhor imagem já obtida da superfície e atmosfera de uma estrela

Astrônomos construíram a imagem mais detalhada até hoje da supergigante vermelha Antares.

© ESO/VLTI/K. Ohnaka (superfície da estrela supergigante vermelha Antares)

Foi criado também o primeiro mapa de velocidades do material na atmosfera de uma estrela diferente do Sol, revelando uma turbulência inesperada na enorme atmosfera extensa de Antares.

A olho nu, a famosa estrela brilhante Antares resplandece num tom vermelho forte, situada no coração da constelação do Escorpião. Trata-se de uma estrela supergigante vermelha enorme e relativamente fria nos estágios finais da sua vida, a caminho de se tornar uma supernova. Estas enormes estrelas moribundas formam-se com massas que se situam entre 9 e 40 massas solares. Quando uma estrela se transforma numa supergigante vermelha, a sua atmosfera expande-se, tornando-se extensa e luminosa mas com uma densidade baixa. A estrela Antares tem atualmente uma massa de 12 vezes a massa do Sol e um diâmetro cerca de 700 vezes maior do que o do Sol. Acredita-se que começou a sua vida com uma massa de mais de 15 massas solares e que terá já liberado o equivalente a 3 massas solares de material ao longo da sua vida.

Uma equipe de astrônomos liderada por Keiichi Ohnaka da Universidade Católica del Norte, no Chile, usou o Interferômetro do Very Large Telescope (VLTI) do ESO, situado no Observatório do Paranal, no Chile, para mapear a superfície de Antares e medir os movimentos do material da superfície. Trata-se da melhor imagem até hoje da superfície e atmosfera de uma estrela diferente do Sol.

O VLTI é uma infraestrutura única que combina a luz coletada por até 4 telescópios, sejam os telescópios principais de 8,2 metros, sejam os telescópios auxiliares menores, para formar um telescópio virtual equivalente a um único espelho de 200 metros de diâmetro. Este método permite resolver pequenos detalhes que seriam impossíveis com apenas um telescópio individual.

“Como é que estrelas como Antares perdem massa tão depressa na fase final da sua evolução é um dos problemas com que nos deparamos há mais de meio século,” disse Ohnaka. “O VLTI é a única infraestrutura que nos permite medir diretamente os movimentos do gás na atmosfera extensa de Antares, um passo crucial na resolução deste problema. O desafio seguinte consiste em identificar o fenômeno que dá origem aos movimentos turbulentos observados.”

Usando os novos resultados, a equipe criou o primeiro mapa em duas dimensões de velocidades da atmosfera de uma estrela sem ser o nosso Sol. Para isso, os pesquisadores utilizaram o VLTI com três dos telescópios auxiliares e um instrumento chamado AMBER para fazer imagens da superfície de Antares num pequeno intervalo de comprimentos de onda infravermelhos. A equipe usou estes dados para calcular a diferença entre a velocidade do gás atmosférico em posições diferentes na estrela e a velocidade média de toda a estrela, o que deu origem a um mapa da velocidade relativa do gás atmosférico ao longo de todo o disco de Antares, algo pioneiro para uma estrela sem ser o Sol.

© ESO/VLTI/K. Ohnaka (mapa dos movimentos do material na superfície de Antares)

Na imagem as regiões vermelhas o material afasta-se da Terra e nas regiões azuis o material aproxima-se. A região vazia em torno da estrela não é uma estrutura real, mostrando apenas locais onde não foi possível medir as velocidades.

A velocidade do material que se aproxima ou afasta da Terra pode ser medida pelo efeito Doppler, responsável pelo deslocamento das linhas espectrais na direção dos maiores (vermelho) ou dos menores (azul) comprimentos de onda, dependendo se o material que emite ou absorve a radiação se afasta ou aproxima do observador.

Os astrônomos descobriram gás turbulento de baixa densidade muito mais longe da estrela do que o previsto e concluíram que este movimento não deve resultar da convecção, ou seja, de deslocamentos de grande escala da matéria, responsáveis pela transferência de energia desde o núcleo até a atmosfera exterior de muitas estrelas. A convecção é um processo pelo qual o material frio desce e o material quente sobe num movimento circular. Este processo ocorre na Terra nas correntes atmosféricas e oceânicas, mas também faz deslocar gás nos interiores estelares. Os pesquisadores concluíram que um novo processo, atualmente desconhecido, pode ser necessário para explicar estes movimentos nas atmosferas extensas de supergigantes vermelhas como Antares.

“No futuro, esta técnica observacional pode ser aplicada a diferentes tipos de estrelas para estudar as suas superfícies e atmosferas com um detalhe sem precedentes. Até agora este tipo de estudo limitava-se apenas ao Sol,” conclui Ohnaka. “O nosso trabalho traz à astrofísica estelar uma nova dimensão e abre uma janela totalmente nova à observação das estrelas.”

Os resultados foram publicados na revista Nature.

Fonte: ESO