Um novo mapa de uma das estrelas mais massivas da nossa galáxia está lançando luz sobre o que acontece nos estágios finais da morte de uma estrela gigante.
Os astrônomos criaram um mapa 3D detalhado de VY Canis Majoris, uma estrela hipergigante vermelha moribunda localizada a mais de 3.000 anos-luz de Terra. Eles descobriram que a forma como esta rara estrela supergigante perde massa é análoga aos arcos coronais – laços de plasma que irrompem da Sol — mas em uma escala bilhões de vezes maior.
Usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) no Chile, a equipe, liderada pelos pesquisadores da Universidade do Arizona Ambesh Singh e Lucy Ziurys, traçou as distribuições e velocidades das moléculas enquanto giravam em torno de VY Canis Majoris e as mapeou para estruturas de material ejetado que se estendem por bilhões de quilômetros.
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VY Canis Majoris é uma estrela variável pulsante na constelação de Canis Major com uma massa estimada em 17 vezes a do sol e um raio de 10.000 a 15.000 unidades astronômicas (UA). (Uma UA é a distância média entre a Terra e o Sol: cerca de 93 milhões de milhas, ou 150 milhões de quilômetros.)
Apenas algumas hipergigantes são conhecidas por existirem no via Lácteaincluindo Betelgeuse e NML Cygni, e VY Canis Majoris é um dos melhores exemplos desse tipo de estrela rara, de acordo com os pesquisadores.
“Pense nisso como Betelgeuse em esteróides”, disse Ziurys em um declaração. “É muito maior, muito mais massivo e sofre violentas erupções em massa a cada 200 anos ou mais.”
Isso significa que estudar VY Canis Majoris oferece uma rara oportunidade para os astrônomos obterem uma melhor compreensão dos processos que ocorrem quando uma estrela tremendamente grande chega ao fim de seu ciclo de vida. Em particular, os astrônomos queriam entender os mecanismos pelos quais essa estrela perde massa.
Os estertores da morte desses enormes estrelas diferem daquelas de estrelas de menor massa, como o sol, que incham e entram em uma gigante vermelho fase em que esgotam o hidrogênio – o combustível que alimenta a fusão nuclear – e não podem mais se sustentar contra o colapso gravitacional.
Em vez disso, estrelas massivas parecem experimentar eventos de perda de massa quando entram nesse estágio de sua existência. Esses eventos são esporádicos e substanciais, com o material perdido formando estruturas complexas e altamente irregulares compostas por arcos, aglomerados e nós que podem se estender por milhares de UA da massiva estrela central.
“Estamos particularmente interessados no que as estrelas hipergigantes fazem no final de suas vidas”, disse Singh. “As pessoas costumavam pensar que essas estrelas massivas simplesmente evoluem para explosões de supernovas, mas não temos mais certeza sobre isso.”
A equipe acha que se essas estrelas massivas evoluírem para supernovas, os astrônomos, teoricamente, observariam mais dessas explosões estelares. Então eles propuseram outra hipótese.
“Agora achamos que eles [hypergiant stars] podem desmoronar silenciosamente em buracos negros”, disse Ziurys. “Mas não sabemos quais terminam suas vidas assim, ou por que isso acontece e como.”
Imagem VY Canis Major
Esta não é a primeira vez que os astrônomos fotografam os arcos, aglomerados e nós que irradiam do VY Canis Majoris; a telescópio espacial Hubble e espectroscopia foram usados para criar imagens dessas estruturas maciças. Com este novo trabalho, a equipe traçou certas moléculas ao redor da estrela hipergigante e depois mapeou essas descobertas para imagens do Hubble de poeira ao redor da estrela central. Isso revelou detalhes ocultos dos processos envolvidos no final da vida das estrelas hipergigantes, incluindo detalhes sobre como VY Canis Majoris perde massa.
“Você não vê essa bela perda de massa simétrica, mas sim células de convecção que sopram através da fotosfera da estrela como balas gigantes e ejetam massa em diferentes direções”, disse Ziurys. “Estes são análogos aos arcos coronais vistos no sol, mas um bilhão de vezes maiores.”
As observações da equipe do VY Canis Majoris com o ALMA ainda estão nos estágios iniciais. No entanto, apesar disso, mesmo este mapa preliminar de óxido de enxofre, dióxido de enxofre, óxido de silício, óxido de fósforo e cloreto de sódio ajudou os pesquisadores a construir uma imagem da estrutura de fluxo molecular da estrela massiva. E esta imagem é grande o suficiente para abranger todo o material ejetado pela hipergigante vermelha.
“As moléculas traçam os arcos no envelope, o que nos diz que as moléculas e a 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 ajustar a configuração dos 66 radiotelescópios do ALMA espalhados pelo deserto do Atacama, no Chile, os astrônomos reuniram detalhes sobre as direções e velocidades das moléculas ao redor de VY Canis Majoris.
Eles fizeram isso em regiões individuais da hipergigante e depois compararam os resultados com uma linha do tempo de eventos de ejeção de massa de VY Canis Majoris. Esta etapa exigia grande poder de processamento do computador. Para obter a melhor resolução possível, a equipe processou quase um terabyte de dados do ALMA, com mais ainda por vir, e detalhar cada molécula pode levar até dois dias.
“Com essas observações, agora podemos colocá-las em mapas no céu”, disse 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 você olhe para toda a região. É por isso que queríamos criar uma imagem completa.”
As descobertas da equipe foram apresentadas em 13 de junho na reunião da American Astronomical Society em Pasadena, Califórnia, e serão detalhadas em uma série de artigos futuros.
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