16/06/2022 - 8:27
Uma equipe de astrônomos liderada pela Universidade do Arizona (EUA) criou uma imagem tridimensional detalhada de uma estrela hipergigante moribunda. A equipe, liderada pelos pesquisadores Ambesh Singh e Lucy Ziurys, da Universidade do Arizona, traçou a distribuição, direções e velocidades de uma variedade de moléculas em torno de uma estrela hipergigante vermelha conhecida como VY Canis Majoris.
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Suas descobertas, apresentadas em 13 de junho no 240º Encontro da Sociedade Astronômica Americana em Pasadena, Califórnia, oferecem conhecimentos, em uma escala sem precedentes, sobre os processos que acompanham a morte de estrelas gigantes. O trabalho foi feito com os colaboradores Robert Humphreys, da Universidade de Minnesota (EUA), e Anita Richard, da Universidade de Manchester (Reino Unido). A equipe planeja publicar suas descobertas em uma série de artigos.
Estrelas supergigantes extremas conhecidas como hipergigantes são muito raras, com apenas algumas conhecidas na Via Láctea. Os exemplos incluem Betelgeuse, a segunda estrela mais brilhante da constelação de Órion, e NML Cygni, também conhecida como V1489 Cygni, na constelação de Cygnus. Ao contrário das estrelas com massas mais baixas – que são mais propensas a inchar quando entram na fase gigante vermelha, mas geralmente mantêm uma forma esférica –, as hipergigantes tendem a experimentar eventos de perda de massa substanciais e esporádicos que formam estruturas complexas e altamente irregulares compostas de arcos, aglomerados e nós.
Estrela mais massiva da Via Láctea
Localizada a cerca de 3.009 anos-luz da Terra, VY Canis Majoris – ou VY CMa, como é abreviada – é uma estrela variável pulsante na constelação de Canis Major (o Cão maior). Abrangendo de 10 mil a 15 mil unidades astronômicas (1 UA é a distância média entre a Terra e o Sol), a VY CMa é possivelmente a estrela mais massiva da Via Láctea, de acordo com Ziurys.
“Pense nisso como Betelgeuse com esteroides”, disse Ziurys, professora no Departamento de Química e Bioquímica e no Observatório Steward, ambos parte da Faculdade de Ciências da Universidade do Arizona. “Ela é muito maior, muito mais massiva e sofre violentas erupções em massa a cada 200 anos ou mais.”
A equipe escolheu estudar a VY CMa porque ela é um dos melhores exemplos desses tipos de estrelas. “Estamos particularmente interessados no que as estrelas hipergigantes fazem no final de suas vidas”, disse Singh, doutorando no laboratório de Ziurys. “As pessoas costumavam pensar que essas estrelas massivas simplesmente evoluem para explosões de supernovas, mas não temos mais certeza disso.”
“Se fosse esse o caso, deveríamos ver muito mais explosões de supernovas no céu”, acrescentou Ziurys. “Agora pensamos que eles podem entrar em colapso silenciosamente em buracos negros, mas não sabemos quais terminam suas vidas assim, ou por que isso acontece e como.”
Mapas preliminares
Imagens anteriores da VY CMa com o Telescópio Espacial Hubble, da Nasa/ESA, e espectroscopia mostraram a presença de arcos distintos e outros aglomerados e nós, muitos se estendendo por milhares de UA a partir da estrela central. Para descobrir mais detalhes dos processos pelos quais as estrelas hipergigantes terminam suas vidas, a equipe começou a rastrear certas moléculas ao redor da hipergigante e mapeá-las para imagens preexistentes da poeira, obtidas pelo Hubble.
“Ninguém conseguiu fazer uma imagem completa dessa estrela”, disse Ziurys, explicando que sua equipe se propôs a entender os mecanismos pelos quais a estrela perde massa, que parecem ser diferentes daquelas de estrelas menores que entram em sua fase de gigante vermelha no final de suas vidas. “Você não vê essa perda de massa bonita e simétrica, mas sim células de convecção que sopram pela fotosfera da estrela como balas gigantes e ejetam massa em diferentes direções”, prosseguiu ela. “Essas são análogas aos arcos coronais vistos no Sol, mas um bilhão de vezes maiores.”
A equipe usou o Atacama Large Millimeter Array, ou ALMA, no Chile, para rastrear uma variedade de moléculas em material ejetado da superfície estelar. Enquanto algumas observações ainda estão em andamento, foram obtidos mapas preliminares de óxido de enxofre, dióxido de enxofre, óxido de silício, óxido fosforoso e cloreto de sódio. A partir desses dados, o grupo construiu uma imagem da estrutura de fluxo molecular global da VY CMa em escalas que englobavam todo o material ejetado da estrela.
Processo em andamento
“As moléculas traçam os arcos no envelope, o que nos diz que moléculas e poeira estão bem misturadas”, disse Singh. “O bom das emissões de moléculas em comprimentos de onda de rádio é que elas nos fornecem informações de velocidade, em oposição à emissão de poeira, que é estática.”
Ao moverem as 48 antenas de rádio do ALMA para diferentes configurações, os pesquisadores conseguiram obter informações sobre as direções e velocidades das moléculas e mapeá-las em diferentes regiões do envelope da hipergigante em detalhes consideráveis, até correlacionando-as a diferentes eventos de ejeção de massa ao longo do tempo.
Processar os dados exigiu algum trabalho pesado em termos de poder de computação, observou Singh. “Até agora, processamos quase um terabyte do ALMA e ainda recebemos dados pelos quais precisamos passar para obter a melhor resolução possível”, disse ele. “Apenas calibrar e limpar os dados requer até 20 mil iterações, o que leva um dia ou dois para cada molécula.”
“Com essas observações, agora podemos colocá-las em mapas no céu”, afirmou Ziurys. “Até agora, apenas pequenas porções dessa enorme estrutura foram estudadas, mas você não pode entender a perda de massa e como essas grandes estrelas morrem a menos que olhe para toda a região. É por isso que queríamos criar uma imagem completa.”
