Nota de Imprensa

Astrónomos observam bolhas na superfície de uma estrela no vídeo mais detalhado de sempre

11 de Setembro de 2024

Pela primeira vez, os astrónomos capturaram imagens de uma estrela, sem ser o Sol, com detalhe suficiente para seguir o movimento do gás borbulhante à sua superfície. As imagens da estrela R Doradus foram obtidas com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), um telescópio do qual o Observatório Europeu do Sul (ESO) é um parceiro, em Julho e Agosto de 2023. Estas imagens mostram bolhas gigantes de gás quente, 75 vezes maiores do que o Sol, que aparecem à superfície e se afundam no interior da estrela mais depressa do que o esperado.

“Trata-se da primeira vez que vemos desta maneira a superfície borbulhante de uma estrela verdadeira,” [1] explica Wouter Vlemmings, professor na Universidade de Tecnologia Chalmers, na Suécia, e autor principal do estudo publicado hoje na revista Nature. “Na realidade, não esperávamos que os dados tivessem uma tal qualidade que nos possibilitasse ver tantos detalhes da convecção a ocorrer na superfície estelar.”

As estrelas produzem energia nos seus núcleos através da fusão nuclear. Esta energia pode ser transportada para a superfície da estrela por enormes bolhas de gás quente, que seguidamente arrefecem e se afundam, um pouco como uma lâmpada de lava. Este movimento de mistura, conhecido por convecção, distribui os elementos pesados formados no núcleo, como o carbono e o azoto, por toda a estrela. Pensa-se também que este fenómeno seja o responsável pelos ventos estelares que transportam estes elementos para o cosmos, onde são reutilizados para formar novas estrelas e planetas.

Até agora, os movimentos de convecção nunca tinham sido observados em pormenor noutras estrelas que não o Sol. Utilizando o ALMA, a equipa conseguiu obter imagens de alta resolução da superfície de R Doradus ao longo de um mês. R Doradus é uma estrela gigante vermelha, com um diâmetro cerca de 350 vezes superior ao do Sol, localizada a cerca de 180 anos-luz de distância da Terra, na constelação do Espadarte. O seu grande tamanho e a proximidade à Terra fazem dela um alvo ideal para observações detalhadas. Além disso, a sua massa é semelhante à do Sol, o que significa que R Doradus apresenta-se provavelmente muito semelhante a como será o nosso Sol daqui a cinco mil milhões de anos, quando se transformar numa gigante vermelha.

“É a convecção que cria a estrutura granular que vemos na superfície do nosso Sol, mas que é tão difícil de ver noutras estrelas”, acrescenta Theo Khouri, investigador da Chalmers e coautor deste estudo. “Com o ALMA, conseguimos agora não só ver diretamente grânulos convectivos — com um tamanho 75 vezes superior ao do nosso Sol! — mas também medir, pela primeira vez, a velocidade a que se movem”.

Os grânulos de R Doradus parecem mover-se num circuito com uma duração de um mês, o que corresponde a uma velocidade maior do que aquela que os cientistas esperavam baseados na maneira como a convecção funciona no nosso Sol. “Ainda não sabemos qual é a razão desta diferença, mas parece que a convecção muda à medida que a estrela envelhece, de formas que ainda não compreendemos”, comenta Vlemmings. Observações como as que agora foram feitas de R Doradus estão a ajudar-nos a compreender melhor como é que estrelas como o Sol se comportam, mesmo quando se transformam em objetos tão frios, grandes e borbulhantes como é o caso de R Doradus.

“É fantástico podermos agora capturar diretamente os detalhes da superfície de estrelas tão distantes e observar fenómenos físicos que até agora só eram principalmente observados no nosso Sol”, conclui Behzad Bojnodi Arbab, estudante de doutoramento da Chalmers, que também participou no estudo.

Notas

[1] Tinham sido já observadas com detalhe bolhas de convecção na superfície de estrelas, incluindo com o instrumento PIONIER montado no Interferómetro do Very Large Telescope do ESO. No entanto, as novas observações do ALMA registam o movimento das bolhas de uma forma que não era possível antes.

Informações adicionais

Este trabalho de investigação foi descrito num artigo científico intitulado “One month convection timescale on the surface of a giant evolved star” publicado na revista Nature (doi:10.1038/s41586-024-07836-9).

A equipa é composta por W. Vlemmings (Universidade de Tecnologia Chalmers, Suécia [Chalmers]), T. Khouri (Chalmers), B. Bojnordi (Chalmers), E. De Beck (Chalmers) e M. Maercker (Chalmers).

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma infraestrutura astronómica internacional, surge no âmbito de uma parceria entre o ESO, a Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos (NSF) e os Institutos Nacionais de Ciências da Natureza (NINS) do Japão, em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado pelo ESO em prol dos seus Estados Membros, pela NSF em cooperação com o Conselho de Investigação Nacional do Canadá (NRC) e o Conselho Nacional de Ciência e Tecnologia (NSTC) da Taiwan e pelo NINS em cooperação com a Academia Sinica (AS) da Taiwan e o Instituto de Astronomia e Ciências do Espaço da Coreia (KASI). A construção e operação do ALMA é coordenada pelo ESO, em prol dos seus Estados Membros; pelo Observatório Nacional de Rádio Astronomia dos Estados Unidos (NRAO), que é gerido pela Associação de Universidades, Inc. (AUI), em prol da América do Norte; e pelo Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ), em prol do Leste Asiático. O Observatório Conjunto ALMA (JAO) fornece uma liderança e gestão unificadas na construção, comissionamento e operação do ALMA.

O Observatório Europeu do Sul (ESO) ajuda cientistas de todo o mundo a descobrir os segredos do Universo, o que, consequentemente, beneficia toda a sociedade. No ESO concebemos, construimos e operamos observatórios terrestres de vanguarda — os quais são usados pelos astrónomos para investigar as maiores questões astronómicas da nossa época e levar ao público o fascínio da astronomia — e promovemos colaborações internacionais em astronomia. Estabelecido como uma organização intergovernamental em 1962, o ESO é hoje apoiado por 16 Estados Membros (Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Irlanda, Itália, Países Baixos, Polónia, Portugal, Reino Unido, Chéquia, Suécia e Suíça), para além do Chile, o país de acolhimento, e da Austrália como Parceiro Estratégico. A Sede do ESO e o seu centro de visitantes e planetário, o Supernova do ESO, situam-se perto de Munique, na Alemanha, enquanto o deserto chileno do Atacama, um lugar extraordinário com condições únicas para a observação dos céus, acolhe os nossos telescópios. O ESO mantém em funcionamento três observatórios: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope e o Interferómetro do Very Large Telescope, assim como telescópios de rastreio, tal como o VISTA. Ainda no Paranal, o ESO acolherá e operará o Cherenkov Telescope Array South, o maior e mais sensível observatório de raios gama do mundo. Juntamente com parceiros internacionais, o ESO opera o APEX e o ALMA no Chajnantor, duas infraestruturas que observam o céu no domínio do milímetro e do submilímetro. No Cerro Armazones, próximo do Paranal, estamos a construir “o maior olho do mundo voltado para o céu” — o Extremely Large Telescope do ESO. Dos nossos gabinetes em Santiago do Chile, apoiamos as nossas operações no país e trabalhamos com parceiros chilenos e com a sociedade chilena.

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso2412, 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.