Nota de Imprensa

Revelado segredo da perda de peso de estrela a envelhecer

Estrela gigante apanhada a "emagrecer"

25 de Novembro de 2015

Com o auxílio do Very Large Telescope do ESO (VLT) uma equipa de astrónomos capturou as imagens mais detalhadas de sempre da estrela hipergigante VY Canis Majoris. Estas observações mostram como é que o tamanho inesperadamente grande das partículas de poeira que rodeiam a estrela, faz com que esta perca uma enorme quantidade de massa na altura em que começa a morrer. Este processo, agora compreendido pela primeira vez, é crucial já que prepara estrelas tão grandes para o seu final explosivo sob a forma de supernovas.

A VY Canis Majoris é um golias estelar, uma hipergigante vermelha, uma das maiores estrelas conhecidas na Via Láctea. Tem 30 a 40 vezes a massa do Sol e é 300 000 mais luminosa. No seu estado atual, a estrela atingiria a órbita de Júpiter, uma vez que se expandiu de forma tremenda agora que está a entrar nas fases finais da sua vida.

As novas observações desta estrela foram obtidas com o instrumento SPHERE montado no VLT. O sistema de óptica adaptativa deste instrumento corrige as imagens muito melhor do que os anteriores sistemas, permitindo a observação muito detalhada de estruturas muito próximas de fontes luminosas [1]. O SPHERE revelou de forma clara como é que a luz brilhante da VY Canis Majoris ilumina as nuvens de material que a rodeiam.

Ao usar o modo ZIMPOL do SPHERE, a equipa pôde ver não apenas mais profundamente o coração da nuvem de gás e poeira que rodeia a estrela, mas também como é que a radiação estelar está a ser dispersada e polarizada pelo material circundante. Estas medições foram cruciais para descobrir as propriedades elusivas da poeira.

Análises cuidadas dos resultados da polarização revelaram que os grãos de poeira são partículas relativamente grandes, com um tamanho de 0,5 micrómetros, o que pode parecer pequeno, mas grãos deste tamanho são cercad de 50 vezes maiores do que a poeira encontrada normalmente no espaço interestelar.

Através da sua expansão, as estrelas massivas libertam enormes quantidades de matéria — todos os anos a VY Canis Majoris expele da sua superfície o equivalente a 30 vezes a massa da Terra sob a forma de gás e poeira. Esta nuvem de material é empurrada para o exterior antes da estrela explodir, altura em que alguma poeira é destruída e a restante é lançada para o meio interestelar. Esta matéria é depois usada, juntamente com os elementos mais pesados formadas durante a explosão da supernova, pela nova geração de estrelas, que podem usar o material para formar planetas.

Até agora não se sabia como é que o material existente nas camadas mais superiores da atmosfera destas estrelas gigantes era empurrado para o espaço antes da estrela explodir. O candidato mais provável foi sempre a pressão de radiação, a força exercida pela radiação estelar. Como esta pressão é muito fraca, o processo apoiava-se em grãos de poeira grandes, de modo a garantir uma área de superfície suficiente para a obtenção de um efeito apreciável [2].

“As estrelas massivas têm vidas curtas,” diz o autor principal do artigo científico que descreve estes resultados, Peter Scicluna, da Academia Sinica, Instituto de Astronomia e Astrofísica da Ilha Formosa. “Quando se aproximam dos seus últimos dias, estas estrelas perdem muita massa. No passado, podíamos apenas tecer teorias sobre como é que isto aconteceria. Mas agora, e graças aos novos dados obtidos pelo SPHERE, descobrimos enormes grãos de poeira em torno da hipergigante. Estas partículas são suficientemente grandes para ser empurradas pela intensa pressão de radiação da estrela, o que explica a rápida perda de massa deste objeto.”

Os grandes grãos de poeira observados tão próximo da estrela implicam que a nuvem pode dispersar de modo efetivo a radiação visível emitida estrela e pode ser empurrada por esta pressão de radiação. O tamanho dos grãos de poeira significa também que muitos serão capazes de sobreviver à radiação produzida pela explosão inevitável da VY Canis Majoris sob a forma de supernova [3]. Esta poeira contribuirá assim para o meio interestelar circundante, alimentando futuras gerações de estrelas e “encorajando-as” a formar planetas.

Notas

[1] O modo SPHERE/ZIMPOL usa óptica adaptativa extrema para criar imagens limitadas pela difração, o que faz com que os instrumentos de aproximem muito mais do limite teórico do telescópio (ou seja, no caso de não haver atmosfera) do que anteriormente. A óptica adaptativa extrema permite também que objetos muito ténues possam ser observados muito perto de uma estrela brilhante. As imagens deste novo estudo foram também obtidas no visível — a menores comprimentos de onda que o infravermelho próximo, região para a qual a maior parte das imagens de óptica adaptativa anteriores foram obtidas. Estes dois factores deram origem a imagens significativamente mais nítidas que as anteriores imagens do VLT. Conseguiu-se ainda obter maior resolução espacial com o VLTI, no entanto o interferómetro não cria imagens de forma direta.

[2] As partículas de poeira devem ser suficientemente grandes para garantir que a radiação estelar as empurre, mas não demasiadamente grandes para que esta radiação seja simplesmente absorvida. Se forem pequenas demais, a radiação estelar passará de forma eficaz através da poeira; grandes demais e a poeira torna-se demasiado pesada para poder ser empurrada. A poeira que a equipa observou em torno da VY Canis Majoris tem precisamente o tamanho certo para ser empurrada para o exterior pela radiação estelar de forma eficaz.

[3] A explosão ocorrerá brevemente em termos estelares, mas não temos que nos preocupar, já que este efeito dramático não acontecerá antes de centenas de milhares de anos. Será espetacular visto da Terra — talvez tão brilhante como a Lua — mas não porá em perigo a vida que existir na altura.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “Large dust grains in the wind of VY Canis Majoris”, de P. Scicluna et al., que será publicado na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics.

A equipa é composta por P. Scicluna (Academia Sinica, Instituto de Astronomia e Astrofísica, Ilha Formosa), R. Siebenmorgen (ESO, Garching, Alemanha), J. Blommaert (Vrije Universiteit, Bruxelas, Bélgica), M. Kasper (ESO, Garching, Alemanha), N.V. Voshchinnikov (Universidade de St. Petersburg, St. Petersburg, Rússia), R. Wesson (ESO, Santiago, Chile) e S. Wolf (Universidade de Kiel, Kiel, Alemanha).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 16 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, assim como pelo Chile, o país de acolhimento. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é um parceiro principal no ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o European Extremely Large Telescope (E-ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

Links

• Artigo científico
• Link para um episódio do ESOcast sobre polarimetria
• Fotografias do VLT

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1546, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.