ESO: o instrumento SPHERE do VLT observa o comportamento de VY Canis Majoris perdendo massa

A estrela VY Canis Majoris é uma hipergigante vermelha, uma das 10 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 ao entrar nas fases finais da sua vida. Novas observações desta estrela obtidas com o instrumento SPHERE montado no VLT revelaram de forma clara como é que a luz brilhante de VY Canis Majoris ilumina as nuvens de material que a rodeiam e permitiram determinar, muito melhor do que anteriormente, as propriedades dos grãos de poeira que as compõem. Nesta imagem de grande plano obtida pelo SPHERE, a estrela propriamente dita encontra-se escondida pelo disco escuro. As cruzes são apenas artefatos inerentes às caraterísticas do instrumento. Crédito: ESO

Com o auxílio do Very Large Telescope do ESO (VLT) uma equipe de astrônomos capturou as imagens mais detalhadas até hoje 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.

VY Canis Majoris é um ‘Behemoth‘ 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 ao entrar nas fases finais de sua vida.

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

Ao usar o modo ZIMPOL do SPHERE, a equipe pôde ver não apenas mais profundamente o coração da nuvem de gás e poeira que rodeia a estrela, mas também como é que a luz estelar está sendo dispersada e polarizada pelo material à sua volta. Estas medições foram cruciais para descobrir as propriedades furtivas da poeira.

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

Ao longo da sua expansão, as estrelas massivas liberam enormes quantidades de matéria — todos os anos 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 parte da 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, por novas gerações 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 era a pressão de radiação, a força exercida pela luz estelar. Como esta pressão é muito fraca, o processo depende de grãos de poeira grandes, de modo a garantir uma área de superfície suficiente para a obtenção de um efeito apreciável [2].

Este mapa mostra a localização da estrela hipergigante vermelha muito brilhante VY Canis Majoris, uma das maiores estrelas que se conhecem na Via Láctea. Estão assinaladas a maioria das estrelas visíveis a olho nu numa noite límpida e escura e a localização da VY Canis Majoris está marcada com um círculo vermelho. Esta estrela pode ser vista através de um pequeno telescópio, apresentando uma impressionante cor vermelha. Créditos: ESO, IAU and Sky & Telescope

O autor principal do artigo científico que descreve estes resultados, Peter Scicluna, membro da Academia Sínica, Instituto de Astronomia e Astrofísica de Taiwan esclareceu:

As estrelas massivas têm vidas curtas. 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 luz visível emitida pela estrela e pode ser empurrada pela sua pressão de radiação. O tamanho dos grãos de poeira significa também que muitos destes grãos serão capazes de sobreviver à radiação produzida pela explosão inevitável de VY Canis Majoris sob a forma de supernova [3]. Esta poeira irá integrar o meio interestelar circundante, alimentando futuras gerações de estrelas e “encorajando-as” a formar planetas.

Esta imagem de grande angular mostra o céu em torno da estrela hipergigante vermelha muito brilhante VY Canis Majoris, uma das 10 maiores estrelas que se conhecem na Via Láctea. A estrela propriamente dita encontra-se no centro da imagem, a qual inclui também nuvens de hidrogênio gasoso vermelho resplandescente, nuvens de poeira e o aglomerado estelar brilhante em torno da estrela brilhante Tau Canis Majoris, na parte superior direita. Esta imagem foi criada a partir de dados do Digitized Sky Survey 2. Créditos: ESO/Digitized Sky Survey 2 / Davide De Martin

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Large dust grains in the wind of VY Canis Majoris”, de P. Scicluna et al., publicado em Astronomy & Astrophysics.

A equipe foi 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).

Notas

[1] O modo SPHERE/ZIMPOL usa ótica 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 ótica adaptativa extrema permite também que objetos muito tênues 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 ótica adaptativa anteriores foram obtidas. Estes dois fatores 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 interferômetro 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 equipe observou em torno de 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.

Fonte

ESO: eso1546 — Aging Star’s Weight Loss Secret Revealed / Giant star caught in the act of slimming down

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