Hubble descobre que o misterioso escurecimento de Betelgeuse édevido a uma explosão trauma¡tica
Entre outubro e novembro de 2019, o Telescópio Espacial Hubble observou material denso e aquecido se movendo para fora atravanãs da atmosfera estendida da estrela a 200.000 milhas por hora.
Este gra¡fico de quatro painanãis ilustra como a regia£o sul da estrela supergigante vermelha brilhante Betelgeuse pode ter subitamente se tornado mais fraca por vários meses durante o final de 2019 e inicio de 2020. Nos primeiros dois painanãis, conforme visto em luz ultravioleta com o Espaço Hubble Telescópio, uma bolha brilhante e quente de plasma éejetada do surgimento de uma enorme canãlula de convecção nasuperfÍcie da estrela. No painel três, o gás expelido que flui se expande rapidamente para fora. Ele esfria para formar uma enorme nuvem de gra£os de poeira obscurecendo. O painel final revela a enorme nuvem de poeira bloqueando a luz (vista da Terra) de um quarto dasuperfÍcie da estrela. Crédito: NASA, ESA e E. Wheatley (STScI)
Observações recentes de Betelgeuse revelaram que os períodos de escurecimento inesperados e significativos da estrela no final de 2019 e inicio de 2020 foram provavelmente causados ​​pela ejeção e resfriamento de gases quentes densos, e que a estrela pode estar passando por outro período de escurecimento mais de um ano antes .
Entre outubro e novembro de 2019, o Telescópio Espacial Hubble observou material denso e aquecido se movendo para fora atravanãs da atmosfera estendida da estrela a 200.000 milhas por hora. No maªs seguinte, vários telesca³pios terrestres observaram uma diminuição no brilho no hemisfanãrio sul de Betelgeuse, como se algo estivesse bloqueando a luz nesta regia£o da estrela. Em fevereiro de 2020, a estrela havia perdido mais de dois tera§os de seu brilho, um escurecimento visível atémesmo a olho nu, criando um burburinho de que a estrela poderia estar se transformando em uma supernova. Continuadas observações espectrosca³picas de luz ultravioleta com o Hubble forneceram uma linha do tempo para os pesquisadores seguirem, como migalhas de pa£o voltando no tempo para localizar a fonte do misterioso escurecimento.
"Com o Hubble, observamos anteriormente células de convecção quente nasuperfÍcie de Betelgeuse e no outono de 2019 descobrimos uma grande quantidade de gás quente denso movendo-se para fora da atmosfera estendida de Betelgeuse. Acreditamos que esse gás resfriou milhões de milhas fora da estrela para formar a poeira que bloqueou a parte sul da estrela fotografada em janeiro e fevereiro ", disse Andrea Dupree, diretora associada do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian e principal autor do estudo. "O material era duas a quatro vezes mais luminoso do que o brilho normal da estrela. E então, cerca de um maªs depois, a parte sul de Betelgeuse esmaeceu visivelmente a medida que a estrela ficava mais fraca. Acreditamos ser possível que uma nuvem escura resultou do fluxo de saada do Hubble detectou.
Este gra¡fico espectral ébaseado em observações do Telescópio Espacial Hubble de mara§o
de 2019 a fevereiro de 2020. O Hubble registrou uma explosão surpreendente na atmosfera
da estrela supergigante vermelha Betelgeuse. Medidas de emissão do magnanãsio II foram
usadas para rastrear o movimento na atmosfera pulsante da estrela. O Espectra³grafo
de Imagens do Telescópio Espacial do Hubble capturou um aumento drama¡tico no brilho
da emissão de magnanãsio em outubro de 2019, na regia£o sudeste da estrela, conforme
delineado pelo carculo branco. (Betelgeuse estãoperto e grande o suficiente para que o
Hubble resolva o enorme disco da estrela.) Este evento trauma¡tico foi diferente do que
énormalmente visto no período de pulsação de 420 dias da estrela. Ao mesmo tempo,
em outubro, a estrela começou a escurecer abruptamente. Esse desbotamento continuou
atéfevereiro de 2020, momento em que os dados espectrais ultravioleta do Hubble
voltaram ao normal. Suspeita-se que a explosão tenha ejetado uma nuvem de plasma
quente que resfriou para formar poeira que bloqueou uma parte significativa da luz
da estrela por alguns meses. A longa linha de base do Hubble para monitorar a estrela
ajudou a juntar as pea§as do quebra-cabea§a. Crédito: NASA,
ESA, A. Dupree (CfA) e E. Wheatley (STScI)
E Betelgeuse trouxe outra surpresa para os cientistas quando as observações do Hubble revelaram que o plasma detectado não foi ejetado dos pa³los rotacionais da estrela, conforme previsto por modelos estelares. "As observações do Hubble sugerem que o material pode ser expulso de qualquer parte dasuperfÍcie estelar", disse Dupree, acrescentando que a atividade recente em Betelgeuse não era normal para esta estrela. Dupree observou que Betelgeuse estãoperdendo massa a uma taxa 30 milhões de vezes maior do que o Sol, mas que a atividade recente resultou em uma perda de aproximadamente duas vezes a quantidade normal de material do hemisfanãrio sul sozinho. "Todas as estrelasestãoperdendo material para o meio interestelar, e não sabemos como esse material estãoperdido. a‰ um vento suave soprando o tempo todo? Ou vem aos trancos e barrancos? Talvez com um evento como o que descobrimos em Betelgeuse? Sabemos que outras estrelas luminosas mais quentes perdem material e rapidamente se transforma em pa³, fazendo com que a estrela parea§a muito mais fraca. Mas em mais de um século e meio, isso não aconteceu com Betelgeuse. a‰ muito aºnico. "
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Observações complementares usando o Observatório de Atividades STELLAr - STELLA - mediram asmudanças na velocidade dasuperfÍcie da estrela conforme ela subia e descia durante o ciclo de pulsação, criando um efeito de ondulação que pode ter impulsionado o plasma que flui atravanãs da atmosfera da estrela. “Vimos todas as linhas de absorçãono espectro, o azul mudou e soube que a estrela estava se expandindo ", disse Klaus G. Strassmeier, diretor de campos magnanãticos ca³smicos do Leibniz-Institut fur Astrophysik Potsdam (AIP) e co-autor do estudo." Quando o escurecimento começou, o o deslocamento para o azul tornou-se cada vez menor e, na verdade, reverteu para um deslocamento para o vermelho quando a estrela estava mais fraca. Portanto, sabaamos que o escurecimento deve ter sido relacionado de uma ou outra forma a expansão e contração da fotosfera da estrela, mas são isso não poderia ter causado um escurecimento tão grande. "
Uma imagem do Imageador Heliosfanãrico a bordo da Espaçonave STEREO da NASA mostra
a estrela Betelgeuse, circulada. Por várias semanas em 2020, STEREO foi o aºnico
observata³rio fazendo medições de Betelgeuse por causa da posição única
da Espaçonave no Espaço. Créditos: NASA / STEREO / HI
Amedida que a estrela se movia para o canãu diurno e fora da vista do Hubble e STELLA, os pesquisadores recorreram ao Observatório de Relações Terrestriais Solar da NASA - ESTa‰REO - para monitorar o brilho da supergigante. Mas as observações do vera£o revelaram uma surpresa surpreendente: escurecimento mais inesperado. Entre o final de junho e o inicio de agosto de 2020, a STEREO observou Betelgeuse em cinco dias separados, medindo o brilho relativo da estrela em comparação com outras estrelas. "Nossas observações de Betelgeuse com STEREO confirmam que a estrela estãoescurecendo novamente. Betelgeuse normalmente passa por ciclos de brilho que duram cerca de 420 dias e, como o manimo anterior acontecia em fevereiro de 2020, esse novo escurecimento émais de um ano antes do previsto", disse Dupree, que planeja observar Betelgeuse com STEREO novamente no pra³ximo ano, durante o ma¡ximo da estrela,
Esta figura mostra as medições do brilho de Betelgeuse de diferentes observata³rios do
final de 2018 atéo presente. Os pontos azuis e verdes representam dados de obser
vata³rios baseados no solo. As lacunas nessas medições acontecem quando Betelgeuse
aparece no canãu diurno da Terra, tornando impossível fazer medições precisas de brilho.
Durante essa lacuna de observação em 2020, a Espaçonave STEREO da NASA - com
as medições mostradas em vermelho - entrou para observar Betelgeuse de seu ponto de
vista exclusivo, revelando um escurecimento inesperado pela estrela. O ponto de dados
de 2018 do STEREO foi encontrado nos dados de arquivo da missão e foi usado para
calibrar as medições do STEREO em comparação com outros telesca³pios.
Crédito: Dupree, et al.
O intenso interesse em torno de Betelgeuse acendeu-se no final do ano passado, a medida que a estrela continuava a escurecer cada vez mais, um comportamento que alguns cientistas disseram que sinalizava que a velha estrela estava prestes a se tornar uma supernova. Como uma estrela varia¡vel que se expande e se contrai, escurecendo e brilhando ao longo de cada ciclo, "Betelgeuse éuma estrela brilhante em nossa gala¡xia, perto do fim de sua vida que provavelmente se tornara¡ uma supernova. Quando a estrela ficou muito fraca em fevereiro de 2020, este foi o mais fraco desde que as medições comea§aram, hámais de 150 anos ", disse Dupree. "O escurecimento era a³bvio para todos quando olhavam para a constelação de Orion; era muito estranho, Betelgeuse estava quase desaparecendo." A 725 anos-luz de distância, a luz - e escurecimento - vista de Betelgeuse hoje na Terra deixou a estrela no ano de 1300. " Ninguanãm sabe como uma estrela se comporta nas semanas antes de explodir, e havia algumas previsaµes sinistras de que Betelgeuse estava pronta para se tornar uma supernova. As chances são, no entanto, de que não explodira¡ durante a nossa vida, mas quem sabe? "